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1、1 / 14 上海工程技术大学毕业设计 、主传动导辊、被动导辊、张力控制辊、压力传感器、橡胶压辊、气缸压空配管等组成。具体见切断张力机示意图2-1 2-2 )机械设计是一项复杂、细致的创造性劳动。任何设计都不可能由设计者脱离前人的长期经验的积累而凭空想象出来;同时,任何一项新的设计都有其特定的要求和具体的工作条件。因此,我在以上海石化股份有限公司涤纶事业部年产3 万吨涤纶短纤维生产装置为参照背景,以切断张力机作为国产化设计对象时,参阅现有的资料,认真分析现有的设计方案的特点,从中吸取合理的部分,以开拓自己的设计思路,进而充实和完善自己的设计方案。涤纶事业部年产3 万吨涤纶短纤维生产装置于96
2、年从德国吉玛公司引进,生产能力为100 吨/ 日。其前纺采用:连续缩聚直接纺丝生产技术;后处理牵伸采用二级牵伸即一级牵伸为水浴牵伸,二级牵伸为蒸汽加热牵伸),具有高旦 340 万旦)、高速 熔体配管 纺丝箱体 计量泵组件 环形吹风环式上油 唇式上油 自由辊 欠伸机 喂入轮丝桶往复装置 盛丝桶输精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页7 / 14 送辊道 集束上导丝架 下导丝架 浸油槽 七辊导丝机 头道牵伸机 水浴牵伸槽 二道牵伸机 蒸汽加热箱 紧张热定型机 三道牵伸机 喷淋装置叠丝机 张力机卷曲机 摆丝机 松弛热定型机
3、捕结器 张力机切断机皮带输送机 打包机。上述工艺流程中在头道牵伸机和二道牵伸机之间通过牵伸速度比来完成一次牵伸;在二道牵伸机和三道牵伸机之间通过牵伸速度比来完成二次牵伸,丝束经过卷曲机卷曲后通过摆丝机喂入松弛热定型机,切断机采用立式切断机。切断机前安置切断张力机,其主要功能是:经过卷曲、松弛热定型后的纤维是卷曲的,在进入切断机以前,必须把卷曲基本拉直,这样切断的纤维长度才能符合要求,即长短比较均匀。图 2-1 切断张力机示意图同时,在拉直的过程中,为了避免减少卷曲度,其张力一定要恰当,只能拉直卷曲,而不能拉长纤维本身,所以丝束张力的大小、张力作用时间的长短都对纤维的切断长度影响很大。张力大的丝
4、束,切断长度小;反之,张力小的丝束,切断长度大。切断张力机的功能就是:丝束通过张力机来调节丝束的张力大小。丝束的张力大小通过张力控制辊的压力传感器,把力的大小转换成电信号传给切断机,来调节切断机的转速精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页8 / 14 ,使进入切断机的丝束张力较均匀一致从而减少切断纤维的长度偏差。上述工艺流程中在头道牵伸机和二道牵伸机之间通过牵伸速度比来完成一次牵伸;在图2-2切断张力机示意图二道牵伸机和三道牵伸机之间通过牵伸速度比来完成二次牵伸,丝束经过卷曲机卷曲后通过摆丝机喂入松弛热定型机,切断机采
5、用立式切断机。切断机前安置切断张力机,其主要功能是:经过卷曲、松弛热定型后的纤维是卷曲的,在进入切断机以前,必须把卷曲基本拉直,这样切断的纤维长度才能符合要求,即长短比较均匀。同时,在拉直的过程中,为了避免减少卷曲度,其张力一定要恰当,只能拉直卷曲,而不能拉长纤维本身,所以丝束张力的大小、张力作用时间的长短都对纤维的切断长度影响很大。张力大的丝束,切断长度小;反之,张力小的丝束,切断长度大。切断张力机的功能就是:丝束通过张力机来调节丝束的张力大小。丝束的张力大小通过张力控制辊的压力传感器,把力的大小转换成电信号传给切断机,来调节切断机的转速,使进入切断机的丝束张力较均匀一致,从而减少切断纤维的
6、长度偏差。2.2 切断张力机的主要机构的作用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页9 / 14 2.2.1 切断部分 见示意图 2-2):交流变频电动机启动,并通过变位齿轮减速箱带动主动辊转动,同时通过一对直齿轮带动从动辊转动,从动辊上方的橡胶压辊对从动辊加压,使之与从动辊间有一定的握持力,以带动丝片前进。橡胶压辊的加压工作由气缸控制。图2-3控制辊受力图2.2.2 张力调节部分 见示意图 2-4):张力控制辊的工作原理是:当丝束通过张力控制辊时,在辊筒体上形成的包角对控制辊产生了一定的压力,此压力通过压力感应元件将其
7、转换为电信号,然后通过电气控制系统将其信号传送给切断机,来控制切断机的转速,保证丝束在进入切断机前保持一定的张力。在实际生产运行中,首先将生产品种所需的张力值输入程控器,然后将其与现场实际测量值进行比较,如果测量值大于设定值,则切断机将减速,反之将增速。压力控制辊上的压力感应元件是由钢制成,只能测量径向的力,该装置安装精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页10 / 14 在靠近压力辊受力轴承的下方。当有张力的丝束绕在辊子上的一部分时,丝束张力产生两个方向的力 FV=T*(sin -sin +FT 注:T丝束张力FR测量
8、值FV切向力FT重力辊体和轴承的重量) , 丝束角度图 2-4 张力控制辊示意图从切断张力机的组成及其机构作用中我们可以看出:交流变频电动机、压力传感器、气缸压空配管等部件现在国内均有标准化零件,而且精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 14 页11 / 14 辊筒等部件的生产,国内也已能达到技术要求。因此,我着重对导辊、张力辊等进行国产化设计、校核。3优化方案我在对曳引机进行国产化设计的过程中,我汇总了进口设备在生产中的实际问题,同时又翻阅了大量的参考文献,觉得可以从对曳引机的张力检测功能的结构进行优化。国产化设计中的曳引
9、机是以八十年代初日本钟纺公司的产品为设计蓝本,从图 2-1中我们可以看到:丝束通过可以上下移动的升降辊,在升降辊上加有一定重量的平衡重锤,以调节丝束的张力大小。升降辊上下移动时通过链轮、链条传动机构带动差动装置差动变压器),从而把电信号传给切断机,来调节切断机速度。在实际生产过程中进入曳引机的丝束张力是频繁变动的,升降辊也将频繁上下移动,而链条又与平衡重锤相连,这势必会造成链条的频繁断裂。每次对链条修复后必须重新校正差动装置的零位,给检修和测量控制均带来一定的不便。随着功率器件、放大器件的不断更新,新控制器件已具有效率高、控制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点,机
10、电传动控制技术的发展也进入一个新的阶段。同时也为曳引机的张力检测功能的结构优化提供了技术保证。所以我尝试对曳引机的升降辊张力检测功能的结构进行优化。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页12 / 14 优化方案:保持原有的总体结构,各辊筒间的相对位置不变,只是将原有升降辊改成固定式,并将其固定底座直接与压力感应元件相连接 见图3-1),同时去除原有的平衡重锤、差动变压器等组件。改进后的升降辊将直接成为张力控制辊,其底座的压力感应元件是由钢制成,只能测量径向的力,当有张力的丝束绕在升降辊子上的时,在辊筒体上所形成的包角
11、对升降辊产生了一个垂直方向上的力,这个垂直方向上的力通过压力感应元件将其转换为电信号,然后通过电气控制系统将其信号传送给切断机,来控制切断机的转速,保证丝束在进入切断机前保持一定的张力。另外,在设计中虽然我选用双密封轴承来作为升降辊以及导丝辊的滚动轴承,并且采用的是简易的轴承盖密封形式,但考虑到为了能更有效地阻止灰尘颗粒进入轴承,延长轴承的使用寿命可以考虑将现有轴承盖的结构做一下小小的改动 见图3-2):在轴承盖的内径开条沟槽,沟槽内安装羊毛毡圈,即加道羊毛毡圈图3-1 改进后的升降辊固定式)压力感应元件改进前改进后图3-2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
12、- - - - - -第 12 页,共 14 页13 / 14 密封形式。4.参考文献1 张佩勤 . 自动装配与柔性装配技术.机械工业出版社 ,1998.5. 2 吕炳人 . 断续控制系统 .电子工业业出版社 ,1999.9. 3 王文博 . 机构和机械零部件优化设计. 机械工业出版社 ,1990.3. 4 杜裴等 . 计算机辅助工艺过程设计原理.北京航空航大大学出版社 ,1990. 5 成大先 . 机械设计手册 :20-23. 7 强毅. 设计制图实用标准手册 .科学出版社 , 2000.l 8 谢友国 .继电器振动夹具的谐振分析及设计.机电元件, 1994,Vol.14,No.1 10孙晓
13、斌,杨海成 . 基于特征的夹具设计方法研究J. 机械科学与技术,西北工业大学. 2000. 19(3, 494-495. 11王也平 .可编程序控制器原理及应用M. 成都:西南交通大学出版社, 1994 12朱善君 .可编程控制系统 M. 北京:清华大学出版社, 1993 13东北大学 .机械零件设计手册 .冶金工业出版社, I 994.4 14杜裴等 .计算机辅助工艺过程设计原理北京:北京航空航大大学出版社1990: 8-52 15李煜. 最新气动元件产品样本与气动元件及气动自动化系统优化设计、选用、故障排除实用手册 .北方工业出版社 ,2006.11 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页14 / 14 16 UTPAL ROY, JIANMIN LIAO, C.FIELDS.Fixture Design Synthesis for aFlexible Manufacturing System J. Integrated Computer-Aided Engineering, 1997 (3: 101-113. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页
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