高速复合成缆机结构性能特点及其应用_倪振.pdf

增刊高速复合成缆机结构性能特点及其应用倪 振（合肥神马科技集团有限公司）摘 要：本文主要介绍了自主研发制造的高速复合成缆机的主要技术性能、主要结构、智能化自动上盘装置、与其他成缆设备相比其优势和绞体自动配重的设计计算。关键词：摇篮式；成缆机；退扭；不退扭；预扭；自动配重；高速复合；智能化自动上盘 引言成缆机是一种用于各种截面的多芯橡套电缆、塑力电缆、交联电缆、电话电缆、控制电缆的成缆、装铠的电线电缆设备，主要功能是可退扭绞合圆形线、不退扭绞合扇形线。目前，国内摇篮式成缆机多为地轴传动形式，需人工操作箱体档位以满足不同电缆规格的需求，退扭一般由行星齿轮轮系完成，成缆节距的形成由绞体旋转，绞体转速不超过 。盘绞式成缆机中，旋转放线架仅起到退扭作用，成缆节距的形成由盘绞头旋转，盘绞体转速在 以下，两者成缆的效率都比较低。目前，上述两种形式成缆机是国内电缆行业的主流成缆设备，由于该设备 老旧、效率不高、操作繁琐，急需一种新形式的成缆机来替代当前的主流成缆设备。为此自主研制了一种新形式的高速复合成缆机。图 为该成缆机的主要线芯规格示意图。图 成缆机主要线芯规格 主要技术性能高速复合成缆机将摇篮式成缆机的绞体作为放线部分，盘绞式成缆机的摇篮式旋转收线绞体作为收线部分。通过摇篮成缆机和盘绞成缆机的有机结合，彻底改变了这两种设备形成节距单一的方式，使这两个部件同时参与形成成缆节距，使得复合绞合成缆转速提高到 ，从而大大提升了成缆的效率。高速复合成缆机的另一创新是引入自动配重系统，绞笼上配置了自动平衡装置，在放线盘有偏重的情况下，笼绞体仍然可以高速旋转，可以达到 ，具有效率高的特点。生产操作时，通过在触摸屏上输入两种不同规格的线芯（重量不等）的规格和长度，自动平衡装置可以实现实时、自动调整配重，确保绞体在高速下平衡旋转。目前，高速复合成缆机主要型号为 与 复合成缆机，表 中列出了其技术性能。表 列出了高速复合成缆机的部分工艺参数。电气技术与经济 技术与应用增刊 表 高速复合成缆机系列产品技术性能成缆机规格 单线最大直径（）最大成缆外径（）成缆节距无级可调无级可调最高复合转速（）最高线速度（）（续）成缆机规格 最大牵引力（）放线盘规格（）收线盘规格（）放线张力（）设备中心高（）表 高速复合成缆机的部分工艺参数标称截面（）线芯形状绞合后标称外径（）成缆节距（）绕包转速（）包带层宽（）复合转速（）正常生产线速（）扇形.圆形.圆形.表中 成缆填充以填充圆为准，填充规格可自行选定，允许适当变动。主要结构本设备主要解决的问题是普通成缆机效率较低，提高了生产效率。其标准配置有：旋转式单独放线架，盘绞笼体、双列线模座，高速非金属绕包，高速钢带铠装机、计米器装置、旋转牵引、摇篮式旋转收线架、安全防护装置以及电控系统等组成。本文以 高速复合成缆机为例，分别介绍这些主要部件的结构特点。.旋转式单独放线架 单独线盘架由单独的电机通过减速器直接驱动，可以与 盘绞体同步转动，也可以固定不动，实现退扭或不退扭、预扭绞合，通过人机界面上退扭工作模式进行切换。相比现有结构的地轴传动和手动离合操作，操作更加简单方便，自动化程度更高，结构如图。图 旋转式单独放线架.盘绞体 盘绞体主要由主减速装置、线盘架驱动装置、前支撑装置、线盘架、自动配置装置、填充绳装置组成，结构如图，其中自动配重装置技术尤为关键和重要。图 盘绞体.主减速装置主减速装置采用电机驱动同步带轮传递动力，主减速箱体为电工机械专用箱体，配有高低档位，满足工作及上盘需求，维护简单，整体干净简洁，结构如图。图 主减速装置电气技术与经济 技术与应用 增刊.线盘架驱动装置线盘架采用电机通过减速器直接驱动，可以与绞体的同步或差动，实现退扭或不退扭、预扭绞合。相比老式的齿轮或链轮退扭，分电机控制可以无级调整退扭系数，满足设备的更广泛使用性。采用电气控制，操作方便，自动化程度高。且设备噪音小，维护简单。设备整体干净，整洁。结构如图。图 线盘架驱动装置.前支撑装置绞体采用前后轴承座双支撑，无托轮设计，锥形结构布置。相比以前的托轮结构，前后轴承座可以让绞体转速提高，同时运转噪音小，运行平稳。轴承座采用哈夫结构，整体美观、合理，壳体采用铸铁铸造，减震性能优。结构如图。图 前支撑装置.线盘架线盘架（结构如图）体采用拼接焊板成矩形截面，焊后整体退火。线盘架张力采用直流永磁电机给定恒定张力，可满足线缆从满盘到浅盘恒张力控制，通过人机界面给定张力值。图 线盘架.自动配重装置自动配重装置（结构如图）为电机减速器带动丝杠转动，从而带动配重块移动。配重块移动时通过两根导杆导向，稳定可靠。在放线盘有偏重的情况下，笼绞体仍然可以高速旋转，具有效率高的特点。从而满足了各种规格的电缆的生产工艺要求，克服了普通成缆机在放线盘有偏重下不能正常生产的局限。图 自动配重装置.填充绳装置填充绳装置（结构如图）由填充绳杆与刹车盘构成，独立刹车盘可有效防止制动过程中对绞体工作部分的冲击，填充绳前置，光轴带芯轴锁，更换填充绳方便快捷。图 填充绳装置电气技术与经济 技术与应用增刊 .高速非金属绕包高速非金属绕包（结构如图）主要由转动主轴、双盘半切包带头、张力调节装置、刹车机构、气动控制系统、防护罩等组成。张力调节装置、双盘半切包带头安装在转动架上。单独电机驱动，电机通过一对同步带轮驱动转动主轴上的包带头旋转，调节包带头上导辊模套的位置可调节导带角度，从而实现对缆线的重叠绕包。绕包张力调节装置为磁滞张力，张力的大小通过调节人机界面给定，保证包带从满盘到浅盘恒定张力。由于绕包带盘采用内置式，整个带盘夹得主要零件采用 航空铝材质，在保证强度的前提下，使整个旋转体重量减轻，更适合高速旋转。最高转速可达 。图 高速非金属绕包.高速钢带铠装机高速钢带铠装机（结构如图）为半切式结构，变频调速电机单独驱动，变频控制，具有左右向旋转功能。它由支承架、转动体、两端双固定轴、气动装置和防护罩等组成。钢带盘的放带张力由磁滞制动器控制，张力大小在线可调。走带部分设计成可调节式。放带导轮在走线方向可以调整位置，且出带导轮还可以调整角度方向，以适应不同包带角度的要求；钢带经带盘放出后，经两组可调节位置及角度的放带导轮导出切向缠绕在缆芯上，可以使钢带与缆芯缠绕的更紧密，节距调节更方便。.旋转牵引 旋转牵引（结构如图）采用前后双支撑形式，适宜高速旋转。采用上、下平皮带牵引形式，气动压紧，气动张紧，压紧和张紧分别用一个气动调压阀调节。每组平带驱动采用单独交流变频电机驱动，牵引速度无级调节。牵引转动体与收线转动体，共用一台电机，保证收线节距稳定。牵引驱动单元采用标准减速箱体，整体干净整洁，模块化设计，图 高速钢带铠装机维护方便。内置计米功能，电子脉冲计米形式，可在人机界面显示。图 旋转牵引.摇篮式收线架 摇篮式收线架（结构如图）采用摇篮式双支撑结构，单独电机通过同步带直接驱动，与旋转牵引共用一台旋转电机，保证节距稳定。收线采用交流变频电机，变频器控制，收线张力最大可达，可在触摸屏上进行设定、修改和显示，收线可正反转点动。排线采用交流变频电机驱动控制，排线节距可在触摸屏上设定、修改和显示，排线方向自动切换，可快速移动。屏幕上设有左右向与点动功能。收线可夹 盘具，通用性强。图 摇篮式收线架 智能化自动上盘装置智能制造已成为未来国内工业发展的主流，智能辅助设备渐渐地进入人们的视野。该高速复合成缆机电气技术与经济 技术与应用 增刊中也可根据厂商要求配备了绞体的自动上盘装置，配合智能 小车完成对绞体的自动换盘的工作，避免人工换盘的吊装线盘工作，安全高效。智能化自动上盘装置（结构如图）主要由升降机构、行走机构、线盘定位装置配合 小车等组成。小车将线盘叉到侧面上盘装置的平台上，通过上盘装置升降机构、行走机构与线盘定位装置配合将线盘转移到线盘架体夹紧位置，完成线盘更换。图 智能化自动上盘装置 与其他成缆设备相比的优势.转速方面比较 高速复合成缆机生产效率更高常规 摇篮式成缆机转速不超过 ，摇篮式成缆机转速不超过 ，受制于绞体托轮支撑结构，一般成缆机配固定收线，成缆的节距主要靠绞体旋转产生。高速复合成缆机采用摇篮成缆机与盘绞机优点结合，复合转速 成缆机高达，成缆机高达 。一台机可抵普通成缆机 台机的生产效率。.生产操作方面比较 高速复合成缆机操作更便捷常规成缆机大多采用地轴形式，箱体主要采用挂挡形式，根据生产工艺不同，需在变更产品规格时手动挂挡以满足生产要求，不仅速度慢，细微调节更是找不到临界点。高速复合成缆机每个工位部件均采用单独电机控制，所有电控集成到人机界面上来，操作只需在面板上设定相关数据即可调整。电缆节距可实现无级调节，大大方便了工人在变换不同电缆规格时变换工艺参数。特别是不退扭生产扇形线时，可以在线预扭，电动调节。.设备保养方面比较 高速复合成缆机保养简单常规成缆机大都采用老式箱体与开放性齿轮、链轮传动的方式，故障率较高，且不易排查故障原因，生产过程中容易出现油脂的跑冒滴漏现象。高速复合成缆机取消了所有的开放性齿轮、链轮传动的方式，采用了标准箱体与同步带传动的方式，整条生产线干净整洁，维护保养方便。每个工位都采用电机单独驱动，关键部位都带故障报警功能，故障信息会反馈到人机界面上，做到故障信息准确，排查 简 便。所 有 部 件 都 采 用 模 块 化 设 计，维 修便捷。绞体自动配重的设计计算自动配重的设计思路为，当 盘绞体中有一盘规格与其余三盘规格不一致，例如加工“线芯”时，在旋转过程中会有重量的偏差，导致整个旋转体重心不在回转中轴线时，会对设备造成很大的损坏，甚至偏重过大导致设备无法正常运行。引入自动配重系统，在线盘重量有偏差时，可以平衡整个旋转体；在正常运行过程中，随着线芯的绞合减少，自动配重系统会实时根据重量的偏差来进行调整，做到整个绞体都可以在高速状态下稳定运行，下面就 盘绞体的自动配重系统计算可以偏重的最大可允许偏重量为，见表。（下转第 页）电气技术与经济 技术与应用增刊 应用于国内各大电缆厂。同心绞生产的导体截面情况如表 所示。表 同心绞生产各截面的导体情况铜导体规格（）导体形状绞合后标称外径（）放线单线拉细量（单线放线前线径注与并线模具处的线径之差）（）表面质量绞合节距偏差（）绞合节距正常生产转速（）（.）（.）（.）非紧压圆形紧压圆形.导体圆整、表面光洁、无毛刺、无氧化及机械损伤、单线无内嵌、无油污及明显的凹 痕，无 断线、跳线、松股、排线应平整，无蛇形弯不超过 不超过 不超过 整根导体绞合节 距 应 均 匀一致注：单线放线前线径指的是在梅花落线框中的单线直径。生产的导线电阻值测试为：在室温为 时，长 的截面积 的铜导线的电阻值为.，假设横截面积为，那么单位长度导线的电阻值.（）；若室温不是，实际室温为 时，导线的电阻计算公式如下：.（）.结束语该自主研发生产的同心式绞线机具有惯量小，转速快，生产效率高，操作使用方便的特点，必将受到越来越多的使用者的青睐，也可助力电线电缆行业企业提高能效、降低成本。（收稿日期：）（上接第 页）表 盘绞体最大偏重重量整体配重的重量（）整体配重的重心旋转中心距离（）整体配重产生的偏重转矩 （）绞盘重量（）绞盘重心到旋转中心距离（）绞盘偏重转矩 （）机体电控柜重量（）机体电控柜重心到旋转中心的距离（）机体电控柜转矩 （）总偏重转矩 （）线盘架重心到回转中心距离（）最大偏重重量（）结束语随着近些年，高端制造被提上工业生产的平台，各大电缆厂商越来越注重对生产设备的更新换代，高效率，智能化的生产设备越来越受国内厂商的青睐。该高速复合成缆机已投入市场，广泛应用于国内各大电缆企业。该自主研发制造的高速复合成缆机，重新定义了国内高端成缆机的装备品质，转速高，智能化，操作便捷，维护方便，可满足线缆行业生产设备的更新换代需求，为电缆行业的发展提供必要的新型的高效的生产设备。（收稿日期：）电气技术与经济 技术与应用