一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置
阅读说明：本技术 一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置 (Steel wire rope rear deformation device with single-layer and multi-column arrangement ) 是由 杨超君 尹旭东 阮孙意 曹小伟 王凯 高洋 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于钢丝绳柔韧技术领域,特指一种单层多列排布钢丝绳后变形装置。本发明为了消除或减小钢丝绳中的应力,提高钢丝绳的抗拉伸、抗疲劳强度、抗冲击韧性,全面提升钢丝绳的柔韧性,实现对钢丝绳整个圆周的柔韧效果,同时考虑到实际工艺中复杂程度提出了一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置,该装置主要有三组平行的卷筒组成,每组卷筒上都开有螺旋槽,并且三组卷筒通过同步齿形带连接在一起传动。钢丝绳在卷筒的带动下按照一定的方式绕制,最终达到了对钢丝绳整个圆周方向上的弯曲变形的目的。(The invention belongs to the technical field of steel wire rope flexibility, and particularly relates to a single-layer multi-row arranged steel wire rope post-deformation device. The invention provides a single-layer multi-column arranged steel wire rope post-deformation device which mainly comprises three groups of parallel winding drums, each winding drum is provided with a spiral groove, and the three groups of winding drums are connected together through a synchronous cog belt for transmission, so that the stress in a steel wire rope is eliminated or reduced, the tensile strength, the fatigue resistance and the impact toughness of the steel wire rope are improved, the flexibility of the steel wire rope is comprehensively improved, and the whole circumference flexibility effect of the steel wire rope is realized. The steel wire rope is wound in a certain mode under the driving of the winding drum, and finally the purpose of bending deformation of the steel wire rope in the whole circumferential direction is achieved.)
技术领域
本发明属于钢丝绳柔韧技术领域，主要涉及钢丝绳生产制造及钢丝绳合绳后的应力消除及柔韧性提升装置。钢丝绳常常用于牵引和承载，广泛应用在煤炭、冶金、石油、化工、交通运输、高层建筑、吊桥等领域，本发明特指一种单层多列排布钢丝绳后变形装置，用以消除或减小钢丝绳生产制造及钢丝绳合绳后的应力，从而提升钢丝绳的柔韧性。
背景内容
钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束。钢丝绳是先由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。按照钢丝绳捻制方法分类分为：(1)单股绳，也称为单捻绳，由制绳钢丝钢丝绳层次围绕中心丝或麻芯捻制而成，可以捻制一层或多层钢丝。(2)双捻绳，由双股绳围绕绳芯(钢芯或纤维芯)捻制而成，可以捻制一层或多层钢丝，是使用最广泛的钢丝绳品种。(3)三捻绳，以双捻绳作为股绳围绕绳芯捻制而成，主要用于直径60mm以上的粗规格钢丝绳，如海工钢丝绳等本发明针对的就是三捻绳，在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。加工后的钢丝绳需要在特定的卷筒上盘成钢丝绳卷。所以在钢丝绳的加工制造过程中存在一个收绳工艺，收绳时由于钢丝之间相互挤压存在较大的塑性变形，所以合绳后钢丝绳内部具有一定的应力，从而合成后的钢丝绳的柔韧性较差，难以在卷筒上弯折卷曲；钢丝绳内部存在的应力也会影响钢丝绳的疲劳强度降低了钢丝绳的寿命。
在中国实用新型专利“一种钢丝绳后变形”(专利号：CN201820173489.6；授权公告号：CN208023303U)中，提到了一种钢丝绳的后变形装置，该装置是在一个箱体内部设置上下两个支撑板，并在上支撑板上均匀的安装三组导向滑轮，下支撑板上均匀安装四组导向滑轮，并且上下滑轮错开。成型后的钢丝绳从中间经过钢丝绳的顶部与上方变形滚轮底部和下方变形滚轮贴合，从而消除钢丝绳内应力。但是该发明中由于只能逐段对钢丝绳进行压弯，所以其柔韧方法对于钢丝绳的外部钢丝影响较大，对于钢丝绳的内部股绳的柔韧作用效果不明显，不能实现对钢丝绳整个圆周的柔韧。在中国发明“一种多层多列排布、空间错位的钢丝绳后变形装置”(专利号：CN202011089049.0；授权公告号：CN112227097A)中，提到了一种钢丝绳后变形装置，该装置采用的是多层、多列排布的普通直槽卷筒，位置上将每组的两个卷筒相对倾斜一定角度来绕制钢丝绳。但是该发明在实际加工生产时出现钢丝绳在装置内部相互干涉产生次品概率较大，并且多层多列排布是采用单个电机带动单个轴转动，很难做到每根轴之间的速度同步，绕绳的时候钢丝绳会在直槽卷筒上产生错位，无法达到应力消除。本发明采用的同步齿形带传动，整个装置由一个电机带动，很好的解决了速度同步问题。
发明内容
本发明为了消除或减小钢丝绳中的应力，提高钢丝绳的抗拉伸、抗疲劳强度、抗冲击韧性，全面提升钢丝绳的柔韧性，实现对钢丝绳整个圆周的柔韧效果，同时考虑到实际工艺中复杂程度提出了一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置,该装置主要有三组平行的卷筒组成，每组卷筒上都开有螺旋槽，并且三组卷筒通过同步齿形带连接在一起传动。钢丝绳在卷筒的带动下按照一定的方式绕制，最终达到了对钢丝绳整个圆周方向上的弯曲变形的目的。
一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置总成包括斜齿轮减速电机、螺旋卷筒、卷筒轴、轴承、键、同步齿形带、同步轮，同步轮套在每根卷筒轴的后端，第一根卷筒轴通过齿形带与斜齿轮减速电机相连，装置内部每根卷筒轴之间也通过齿形带连接，螺旋卷筒与卷筒轴之间通过键连接，斜齿轮减速电机转动通过同步齿形带带动整个装置转动。
一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置，其特征在于，所述装置包括三组平行排布的卷筒轴，每组的两根卷筒轴上套有两个表面开有螺旋槽的螺旋卷筒。三组的每一个卷筒的槽宽和直径分别都相等，H为螺旋槽的槽宽，槽宽在4mm到5mm之间。d为卷筒的直径，直径在240mm到260mm之间。θ为螺旋槽的倾斜角，角度范围在10°到14°之间。三组平行排布的螺旋槽卷筒在位置排布上有一定的偏移。第一组的两个螺旋卷筒之间上下偏移了一个槽宽的距离。第二组的第一个螺旋卷筒与第一组的第二个螺旋卷筒位置平齐但是卷筒螺旋槽的旋向相反，第二组的第二个螺旋卷筒与第一个螺旋卷筒旋向相同且向上偏移一个槽宽的距离。第三组的第一个螺旋卷筒与第二组第二个螺旋卷筒位置平齐但是卷筒螺旋槽的旋向相反，第三组第二个螺旋卷筒与第一个卷筒螺旋槽的旋向相同且位置上向下偏移一个槽宽的距离。人工将第一卷钢丝绳绕制到所有的螺旋卷筒上，然后斜齿轮减速电机带动所有的卷筒轴转动从而带动所有的螺旋卷筒转动，从而将加工好的钢丝绳绕在三组开有螺旋槽的卷筒上上，最后在装置的出绳端通过后续的卷绕装置卷绕成品。
所述的单层多列排布的三组螺旋卷筒是装在一个密封的箱体，箱体分为上箱体和下箱体两个部分。下箱体的两端开有钢丝绳出入口，左侧为入口，右侧为出口。由于装置底部存在加热装置，所以钢丝绳的出入口尽可能小。入口与钢丝绳绕在第一个螺旋槽卷筒上的第一个槽在同一个平面，入口的直径选用比钢丝绳直径略大的圆孔，圆孔直径在4到5毫米之间。在第一个卷筒跟左端箱壁之间安装有两个小导轮，其中一个导轮与入口同高，另一个导轮与第一个螺旋卷筒同高，两个小导轮将钢丝绳引到第一个槽同时也减小了钢丝绳与箱壁的摩擦。
所述钢丝绳在箱体的左端通过小导轮在电机驱动下在第一组的第一个螺旋卷筒上先自绕一圈，然后再绕到第二根螺旋卷筒上，再绕回第一个螺旋卷筒，如此反复绕N-1道再到第二组螺旋卷筒。第二组螺旋卷筒与第一组螺旋卷筒绕法相同，第一个螺旋卷筒上自绕一圈，然后绕到下一个螺旋卷筒，再绕回第一个螺旋卷筒，如此反复绕N-1道再到第三组螺旋卷筒。第三组与前两组绕法相同，在第一个螺旋卷筒上自绕一圈，然后再绕到第二根螺旋卷筒上，再绕回第一个螺旋卷筒，如此反复N道后在箱体的右端由后续的卷绕装置卷绕成品。
所述的钢丝绳在卷筒上缠绕需要减小钢丝绳和螺旋槽之间的摩擦从而减小磨损，提高了钢丝绳和后变形装置的寿命。本发明采用油浴润滑，在通过下箱体的进油口注入一定量的润滑油，润滑油浸没螺旋槽卷筒的1/3，整体的油温控制在60℃到70℃之间。随着卷筒的旋转从而将润滑油带入整个装置。此外，为了方便对润滑液进行更换，在箱体的底部设有一个出油口和一个进油口。因为整个装置运转时采用油浴，所以在下箱体上安装了三个型号为RYF的加热管，它的电源为DC220V，额定功率为2000W。在加热管的接线处使用一个智能温度控制器，当加热管的加热温度达到80℃时停止加热。设置80℃为了防止机器实际操作时存在散热，如果设置为65℃就会达不到工作需要的最佳温度。
本发明的优点：本发明通过一层多列的三组螺旋槽卷筒对和绳后的钢丝绳进行一定规律的绕制，与传统的方法对比既达到了对钢丝绳整个圆周进行压折，又增加了钢丝绳的弯曲次数，从而全面地改善了钢丝绳的局部应力和柔韧性。箱体采用密封形式，工作时可以避免外界干扰，并采用油浴的方法对整个装置进行润滑。同时设计了加热装置为润滑油加热，在给钢丝绳润滑时可以更好的消除钢丝绳内部的应力，而且整个箱体占地空间较小。
附图说明
图1(a)、(b)为一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置爆炸图。
图1(c)为一组平行卷筒剖面图。
图2为绕绳的卷筒尺寸图
图3为三组平行卷筒位置偏移细节图。
图4(a)为进绳口钢丝绳走向局部示意图。
图4(b)为出绳口钢丝绳走向局部示意图。
图5为钢丝绳的整体走向图。
附图标记：1-斜齿轮减速电机 2-同步齿形带 3-上箱体 4-下箱体 5-进绳口 6-进绳口小导轮 7-卷筒轴 8-螺旋卷筒 9-轴承 10-轴承端盖 11-螺钉锁紧挡圈 12-加热管13-进油口 14-吊耳 15-同步齿形轮 16-键 17-出绳口小导轮 18-出绳口 19-出油口
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的结构作进一步的描述。
实施例1
如图1(a)、(b)所示，一种单层多列排布的钢丝绳后变形装置，主要由斜齿轮减速电机1、同步齿形带2、上箱体3、下箱体4等结构组成。装置内部由六根处在同一平面内的螺旋卷筒8组成，所述的六根卷筒处于由上箱体3和下箱体4构成的密封箱体中。卷筒轴7通过轴承9安装在上箱体与下箱体之间，在密封箱体的左侧与右侧分别有钢丝绳的进绳口5与出绳口18，且在密封箱体的左右两侧有进绳口小导轮6和出绳口小导轮17引导钢丝绳的走向，密封箱体通过轴承端盖10装置进行密封。
如图1(c)所示，所述六根卷筒两两一组共分为三组。一组卷筒由两个螺旋槽旋向相同的螺旋卷筒8组成，每根螺旋卷筒8都装在卷筒轴7上，通过键16固定，卷筒轴7上套有轴承9并固定在上箱体和下箱体之间然后通过轴承端盖10密封，每根卷筒轴一端装有免键同步齿形轮15并通过同步齿形带2使它们连接在一起，并且第一组的第一根螺旋卷筒与斜齿轮减速电机之间也是用同步齿形带2连接，整个装置通过斜齿轮减速电机1带动。工作时，三组卷筒同步转动完成钢丝绳的绕制。如图2所示所述装置中的螺旋卷筒的槽宽和直径分别都相等，H为螺旋槽的槽宽，d为卷筒的直径，θ为螺旋槽的倾斜角。
如图3所示，三组卷筒有一定的位置偏移设定，第一组的两个螺旋卷筒之间上下偏移了一个槽宽的距离。第二组的第一个螺旋卷筒与第一组的第二个螺旋卷筒平齐但是螺旋槽的旋向相反，第二组的第二个螺旋卷筒与第一个螺旋卷筒旋向相同且向上偏移一个槽宽的距离。第三组的第一个螺旋卷筒与第二组第二个螺旋卷筒的螺旋槽的旋向相反且位置平齐，第三组第二个螺旋卷筒与第一个螺旋卷筒的螺旋槽的旋向相同且向下偏移了一个槽宽的距离。设置位置偏移可以防止钢丝绳在卷筒上绕制时相邻槽上的钢丝绳发生干涉，从而降低了生产的次品率。
如图4(a)所示，钢丝绳在箱体进绳口5处进入并通过一组小导轮6引到螺旋卷筒8上。在同步齿形带传动带动下钢丝绳在第一组的第一个螺旋卷筒上先自绕一圈，然后再绕到第二根螺旋卷筒上，再绕回第一个螺旋卷筒，如此反复绕N-1道由后向前再到第二组。第二组与第一组绕法相同，先在第一个螺旋卷筒上自绕一圈，然后绕到下一个螺旋卷筒，再绕回第一个螺旋卷筒，如此反复绕N-1道由后向前再到第三组。第三组与前两组绕法相同，在第一个螺旋卷筒上自绕一圈，然后再绕到第二根螺旋卷筒上，再绕回第一个螺旋卷筒，如此反复N-1道后，同样如图4(b)所示，通过另一端的一组小导轮17将螺旋卷筒上的钢丝绳从出绳口18引出箱体。钢丝绳在箱体内部的绕线示意图如图5所示。
为了降低装置内部的摩擦磨损，在密封箱体的下箱体4中注入浸没螺旋卷筒高度三分之一的润滑油，钢丝绳通过导轮引导进入密封箱体，钢丝绳的每一处都会通过螺旋卷筒的位于箱体下部的那个面并浸没在润滑油中，从而使得钢丝绳在后变形处理时得到充分润滑。为了达到润滑油的最佳润滑状态，在下箱体4中安装了三个型号为RYF的加热管12，三根加热管分别安装在三组平行轴之间，加热管刚好浸没在润滑油中，保证了与卷筒接触的油的温度。它的电源为DC220V，额定功率为2000W。在加热管的接线处使用一个智能温度控制器，当加热管的加热温度达到80℃时停止加热。
当需要对箱体中的润滑油进行更换时，可从出油口19将箱体中的原润滑液排出。出油口19设置在下箱体右端侧壁并且与下箱体底部平齐，这样设计使得润滑油排出的更彻底。进油口13设置在下箱体的右端侧壁，方便润滑油的更换。如图1所示，箱体的底部和箱体壁设计了支撑结构，这样大大的提高了装置在工作时的平稳性。上箱体的表面设计了观察窗，方便观察装置的实时工作状态，装置绕制钢丝绳如果处于非正常工作状态时可以通过观察窗直接看到，及时停止机器修理。上箱体的表面边缘设计了吊耳14，方便开箱检查。
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