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布线装置
新疆农业大学机械交通学院
课程论文
题目
布线装置的控制及其实用化
学院
机械交通学院
专业
机制
班级
姓名
学号
指导教师
张学军
职称
教授
2012年6月13日
布线装置的控制及实用化
摘要:
布线装置的设计要实现频繁换向但又要实现换向时制动和换向后加速运动必须尽可能的小,对此需采用换向装置迅速且制动装置灵敏的电子自动化设备与之应对。
欲达到纤维线缠绕成的纤维轴与布线装置有空间始终保持接近,其目的在于纤维线的张力尽可能的保持不变使纤维较均匀分布于纤维轴上。
对此需采用带有张力传感器自动调整装置,当张力大时布线装置的会立刻反映做出远离线轴。
由上面所选用的换向装置、制动与加速器材、张力传感器,还有自动化电子设备必不可少的控制电路等可知布线装置可谓是一个较精密的机械装置。
下面我将从换向控制系统、制动与加速系统、张力控制系统、辅助控制系统四大要点进行设计:
换向控制系统动力源选择的是电动机,电动机通过其转轴带动滚筒转动,滚筒旋转通过齿形带将动力传给游板,固定在游板上的移线位板随之平动。
制动与加速系统张力控制系统绕线张力超过或低于设定范围后,一旦其恢复到设定范围又可以保持电磁铁都通电状态,电动机不工作。
关键字:
电子自动化设备;换向控制;制动与加速;张力控制;辅助控制系统
前言
随着科学的不断发展,现代工业越来越施行自动化控制。
这样的使得人们的劳动降低了,并且人类创造出来的价值却在增加。
这显然是一件好事,我们不需要过多的劳动就能完成预计的目标,那么我们休息的时间就会多了。
以往的体力劳动有现在的脑力劳动,或只坐在电脑前即可解决所需的活动。
现代的小汽车款式新颖、坐上去舒适贴切,但这些大部分时由自动化设备完成的,人中只需少许操作即可。
在我们身边最近的莫过于衣服了,它也是自动化加工成的成品,为了了解自动化加工衣服基础,我们先研究衣服的线是怎么成卷的,这就是要阐述的布线装置。
1布线装置设计的工作分析
1.1分析布线装置应具有的功能
1.11布线装置需实现的功能
布线装置的总功能应使纤维最大可能地在线轴宽度上均匀的卷绕。
并使一根纤维按一定的规律的均匀的在线轴上卷绕。
装置的功能应具有使卷绕在线轴上纤维美观、缜密、结实。
1.12布线装置的功能分析
主要功能
应是线轴的外表面总是和布线装置的空间无限接近,而不依赖于实际的线轴直径。
纤维以近似常数的速度在X方向上引导,纤维绕至线轴两端时布线运动必须换向,此时制动和加速运动必须尽可能的小。
1.2控制功能
控制功能是机械装置实现自动化的灵魂,布线装置的控制功能应该实现布线运动的连续和自动循环。
控制可分为机械控制和人工控制,当两者以有机的结合在一起时布线装置才能正常、连续的工作。
以上功能相互配合,共同实现布线装置的总功能。
2技术要求
在一个线轴上卷绕纤维时,要借助一个贴近线轴外表面的布线装置来引导,使得纤维最大可能的在线轴宽度上均匀卷绕。
工作力矩M的大小应使纤维以转速w在绕X轴旋转的线轴上卷绕,只要不大的纤维拉力来张紧纤维就可以。
布线装置必须安排在图示空间内,纤维以近似常数的速度V在X方向引导。
纤维绕至线轴两端时,布线运动必须换向,此时,制动和加速运动必须尽可能减小。
布线装置必须有布线运动特征,高的频率f(约每秒10个来回),并且必须(在静态)能调节线轴移动宽度b(200—300mm)。
线轴在y方向应该使其外表面总是和布线装置的空间接近,而不依赖于实际的线轴直径。
图—01
(1)布线装置的设计要实现频繁换向但又要实现换向此时制动和换向后加速运动必须尽可能的小,对此需采用换向装置迅速且制动装置灵敏的电子自动化设备与之应对。
(2)欲达到纤维线缠绕成的纤维轴与布线装置有空间始终保持接近,其目的在于纤维线的张力尽可能的保持不变使纤维较均匀分布于纤维轴上。
对此需采用带有张力传感器自动调整装置,当张力大时布线装置的会立刻反映做出远离线轴;反之,靠近线轴从而是张力控制在一定范围内。
由上面所选用的换向装置、制动与加速器材、张力传感器,还有自动化电子设备必不可少的控制电路等可知布线装置可谓是一个较精密的机械装置。
下面我将从换向控制系统、制动与加速系统、张力控制系统、辅助控制系统四大要点进行设计:
1—电磁制动器2—滚筒3—移线位4—游板5—薄壁筒6—连杆1
7—滑板8—箱体9—连杆210—滚轴11—空心轮12—压带板
13—滑动轴14—固定轴
布线装置主要工作图
2控制系统
2.1转向控制系统
动力源选择的是电动机,电动机通过其转轴带动滚筒转动,滚筒旋转通过齿形带将动力传给游板,固定在游板上的移线位板随之平动。
而换向无疑还是从电动机传动出发,那么电动机外作用的电子电路控制电动机正反转变换的启闭和正反转的周期,从而改变周期实现改变往复行程绕线的纤维轴可以绕出所需的长短。
电动机换了转向,滚筒即可改变转向。
齿形带由于与滚筒齿啮合产生很大的摩擦力并且齿形带是绷直的有很大的张力,齿形带会改变方向,又因为齿形带固定在游板下方的压带板上,那么当齿形带方向改变,游板方向也就改变。
通过电动机频繁的正反转,使游板形成直线往复运动,从而达到频繁换向的目的。
滚筒、齿形带结构
2.3制动于加速系统
电动机作为动力输出装置,那么制动必须制动动力源。
这里采用电磁制动器完成这一操作,制动器工作原理:
通常利用与箱体相连构成非旋转元件和与传动轴相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止转动的趋势,使机械中的运动件停止或减速的机械零件。
但电磁制动器是一种新型非接触式辅助制动系统,他利用电磁阻力的原理将运动件的动能转化为热能耗散空气中,使运动件获得减速度。
电磁体是电磁制动器的关键部分,其制动效能和工作可靠性,持久性都高。
电磁制动器安装在电动机的转轴上,可用来制动电动机的运转,使其运行速度减速或停止的功能。
电动机转轴经过电磁制动器元件后带动滚筒,那么制动电动机的同时滚筒也受到制动作用,进而齿形带由于张紧力、摩擦力制动,紧接着压紧板制动,从而移线位制动,经过这一系列关联的制动完成了制动功能。
加速与制动是有关系的,电动机的启动旋转加速度是很大的。
电磁制动器安装其高速的转轴上可以减小其转矩获得换向启动时相对较恒定的加速度,使滚筒、齿形带、继而移线位受到的冲力较小达到较平稳的运行。
这样就完成了加速运动。
电磁制动器在制动与加速系统中起了关键作用,他达到了制动与加速运动尽可能的小的要求。
2.4张力系统
线轴由于不断的绕线会使线轴经不断增大,若薄壁筒压在了线轴上则绕线张力增大,那么不能保证均匀绕线和线是否可断。
所以在在进线途径中加一个张力控制装置,从而保证张力的大小。
张力传感器的工作过程:
进线途径中的张力检测棍对其进行调节,使张力传感器所受的张力和绕线的张力大小接近或在一个不大的波动。
张力传感器同时还连着通两个电线圈、两个电磁铁,当绕线张力波动在张力传感器设定的范围内电磁铁都处于通电状态,电动机不工作。
但当绕线张力超过设定范围时电磁铁A断电使弹簧回复,继而通过杠杆闭合电机启动按钮,使电机工作实现转动,电机通过减速装置减速转动使布线装置转动,从而使薄壁筒不依附于线轴上;当绕线张力低于设定范围时电磁铁B断电弹簧回复,电机实现与电磁铁A断电时电机转动相反的转动,布线装置同样的转动,达到薄壁筒贴近绕线轴使绕线张力增大的目的。
绕线张力超过或低于设定范围后,一旦其恢复到设定范围又可以保持电磁铁都通电状态,电动机不工作。
电磁体反映灵敏,动作迅速,结构简单,易于实现对电机的控制。
通过以上装置可以实现张力在一定范围内波动,可近似保证张力的大小,从而使纤维线缠绕的比较均匀且不会易断。
2.5辅助控制系统
为了支持和保证主要的功能的实现以及调试与维修的方便,还配置了一系列辅助控制功能。
包括:
2.51调节齿形带的张紧力
为了保证纤维线缠绕的样式较为美观,即要往复行程绕线在线轴走的单行程相同的,形成有对称模式的往复螺旋线迹。
齿形带的转动方向不同时,齿形带上、下受到的张紧力张紧力不同。
齿形带上为张紧时,上带移动比松弛的下带移动快(图a);下带张紧时,松弛的上带比下带移动的缓慢(图b)。
如此进行必然造成缠绕的纤维错综交汇。
调节滑动轴m的位置和压带板的位置即可实现。
滑动轴m可以水平移动,使在空心轮上的下带张紧(图c)。
压带板应调节的略高于滚筒的水平视线,使齿形带突起保证始终有张力的存在。
以上的两个元件调节应当采取同调,避免下齿形带过紧使上齿形带对压带板产生向上的拉力,其合力会使游板翘起或伴随旋转振动;若上齿形带过紧会使游板受到向下的合力,增大游板与导轨的摩擦力,可能发生移动缓慢或振动。
(a)
(b)
(c)
2.52调节薄壁筒与线轴的初始位置
绕线轴径总是从细到粗的过程,并且中间可能停机或绕线卷筒起初就大那么初始位置发生了变化绕线轴径发生了变化。
薄壁筒初始离线轴较近时,较大的卷筒不能套在转轴上;薄壁筒初始离线轴较远时,若绕线张力在设定范围内薄壁筒可能不需要接近线轴,那么就算线绕完成可能也不用动,这样就失去了布线贴近装置的意义。
并且两者较远使其间的线较长,虽然可以增加线的缠绕密度但线的振动随着转动影响排线较大。
为了避免上述的影响,可以调节连杆1和连杆2可实现目的。
连杆1与连杆2用滚轴连接,故二者可以相对滑动。
调节连杆1可以使滑板以近似连杆1的长度为半径转动值调节贴近的方向不改变运动半径;调节连杆2可以实现滑块沿连杆1上或下的移动,即只改变可伸长的半径不改变
方向。
这两个调节同时运用则既可伸长或缩短又可以改变方向,伸长或缩短自如使薄壁筒可以贴近线轴,改变方向使薄壁筒调整贴近线轴的方向。
通过这样的装置保证了初始位置的合理选用绕线张力作用在薄壁筒的作用点相同的控制。
图2.54调节薄筒壁装置
2.53调节绕线传动轴的爪盘和弹簧扣薄壁管
为了满足不同大小的纤维卷线,卷筒筒径可大可小。
传动轴与卷筒间隙配合,达到一定角度卷筒受较小的转矩和绕线受到的反向拉力产生的力矩平衡后不转了;传动轴与卷筒是过盈配合,卷筒套在轴上非常费时且影响工作效率极为不可取;传动轴与卷筒是过渡配合可以达到要求松紧适宜、便于拆卸,那么需要有不同大小的传动轴方可用不同大小的卷筒。
显然传动轴不好换,传动轴一旦换掉会引发一系列的改变,所以需要采用具有弹簧扣薄壁管和绕线传动轴爪盘。
调节弹簧扣薄壁管,其内部形成“人”字型的弹簧扣,其一端较粗糙且较厚用于爪盘抓紧,从薄壁端按下所有弹簧扣方可将卷筒套在其上面,保证了转动时不会松动或不会不转的条件。
绕线传动轴上固定有小型三角爪盘,调节爪盘张角幅度即可夹紧薄壁管,使薄壁管受到抓紧后能不晃动。
由于一般卷筒不长,绕线所需转矩M不大,所以这里的薄壁管的弯矩、扭矩可忽略讨论;若卷筒较长时需要选择壁稍厚的管,需要良好的刚度。
通过调节爪盘和弹簧扣薄壁管可以满足大小不同的卷筒,继而绕出不同大小的纤维线卷。
2.54调节输线阻尼装置
为了保证张力传感器的运用,其前后必须都有力,所以在张力传感器前端设一个输线阻尼装置。
调节旋钮可以实现对线的阻碍作用,从而满足张力传感器前端的力,使张力检测棍前后有力的存在,可以通过张力传感器设置张力波动范围保证张力近似不变。
3布线装置实用化
在世界性的经济竞争中,真正的战场使市场,要占领市场就要有具有竞争力的产品,有竞争力的产品是在几个方面体现的。
首先是产品功能原理的新颖性,这是竞争的核心因素。
其次是产品技术性能的先进性,优良的技术性能是产品竞争力的基础要素。
为适应市场需求,迎合顾客心理,提高产品的吸引力,还必须具备产品的竞争力的心理要素。
布线装置是面向纺织类企业的产品,功能原理并不是很新颖,但结构简单、控制方便、外观美观、噪音小,同时满足生产要求。
布线装置是为了解决纺织类企业生产线轴而设计的。
它能使企业减少人力的浪费,提高生产效率。
单个的布线装置对大型化企业的生产来说,起不到什么有利的地方。
但当布线装置成组的出现在现在纺织类工厂里时,不仅可以节省人力和财力同时还可以提高效率。
成组的布线装置是5个、10个或20个布线装置由一个电动机通过联轴器来提供动力在同一生产线同时作业的机器。
4心得体会
通过这次对布线装置的设计与学习,让我了解了机械设计的要义,也让我了解了关于布线装置的原理与设计理念,要设计一个完整的布线装置必须心里要先有个思路,而这个思路必须通过模拟和实验得出结论。
但是最后的成品却不一定与你心里想的完全一样所以,在设计时应考虑两者的差异,从中找出最适合的设计方法。
通过这次学习,让我对许多机械的原理与设计的方法与思路都有了大概的了解,所以说,坐而言不如立而行,对于设计这一门学问还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
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