李志堅

（梅州市金雁實業(yè)集團公司，廣東梅州 514021）

0 引言

立式漆包機生產(chǎn)漆包線的收線牽引助力裝置屬摩擦型平帶傳動類，由主動輪（線纜行業(yè)稱牽引輪）、從動輪、張緊輪和傳動帶組成。其結(jié)構(gòu)簡單、制造、安裝和維護方便，且成本低廉而被廣泛應(yīng)用[1]。傳統(tǒng)牽引助力裝置的設(shè)計雖滿足了上述要求，但忽略了操作人員在手工操作時稍有不慎，很容易將手卷進牽引輪與平帶之間而產(chǎn)生的人身傷害事故。

創(chuàng)新不在乎規(guī)模的大小，也不在乎理論的深淺，注重的是能夠很好地解決問題，能以最少的投入獲得最大的收益，就是好的設(shè)計[2]。本文針對平帶張緊裝置的安全隱患，運用杠桿原理，采取串聯(lián)組合設(shè)計形式，提供了一種簡便、實用及具有更高操作安全的工裝設(shè)備。

1 傳統(tǒng)平帶張緊裝置安全缺陷分析

1.1 絲桿式平帶張緊裝置結(jié)構(gòu)

立式漆包機漆包線生產(chǎn)從烘爐出線后采用的牽引助力——絲桿式平帶張緊裝置，其機械結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)平帶裝緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 裝置安全缺陷分析

若要漆包線通過牽引輪后不打滑，必須依靠手輪轉(zhuǎn)動拉動絲桿滑塊的水平運動，再通過張緊輪調(diào)整平帶與主動輪的張緊程度，從而達到不打滑的目的并實現(xiàn)漆包線的有效牽引。

企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備是固定的，操作人員流動性的變數(shù)很大，不斷有新手調(diào)入進行設(shè)備的生產(chǎn)操作。當操作人員進行漆包線生產(chǎn)的收線牽引助力繞線操作時，由于無“一朝被蛇咬，十年怕草繩”的經(jīng)歷和經(jīng)驗，雖進行了必備的設(shè)備安全操作規(guī)程教育，但安全操作的不規(guī)范、反手逆時針操作、防患意識不強等因素制約，傷害事故往往在所難免。

1.3 缺陷結(jié)論

通過結(jié)構(gòu)及人員的操作分析，該裝置最大的安全缺陷是：當出現(xiàn)人身傷害事故時，用手轉(zhuǎn)動螺桿產(chǎn)生的位移和速度不能滿足被卡夾的手應(yīng)即刻脫離平帶與主動輪之間，導致手無法快速脫離張緊裝置而產(chǎn)生傷害事故。

2 改進設(shè)計思路

在保持平帶與主動輪對漆包線導體不拉細及漆膜不損傷的功能下，不改變主動輪與平帶的原結(jié)構(gòu)尺寸，主要改變從動輪、張緊輪、平帶張緊機構(gòu)對操作使用有安全隱患的結(jié)構(gòu)布局，改進分析思路見圖2。

圖2 改進分析樹圖

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 機器設(shè)計

根據(jù)改進分析樹圖，構(gòu)思的平帶張緊裝置安全保護裝置主要由五大機構(gòu)組成：一是繞線工藝機構(gòu)。由分線輪和主動輪組成；二是平帶活動臂。由平帶、活動臂、從動輪、張緊輪、定位孔組成；三是頂桿組件，由調(diào)節(jié)螺桿、桿體組成；四是鉸鏈固定支座，由導向孔、曲柄支座組成；五是安全操作構(gòu)件，由連桿框、搖桿手把組成，其結(jié)構(gòu)示意見圖3。

3.2 工藝性設(shè)計

在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時，設(shè)計者不但要按照優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計的原則開發(fā)出性能、功能令用戶滿意的產(chǎn)品，還應(yīng)密切注意工藝性、易制造性，最好能緊密結(jié)合廠情和企業(yè)現(xiàn)有的裝備情況，化繁為簡，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)、精度、資源、工藝性和成本的最佳匹配，做到產(chǎn)品設(shè)計“恰到好處”[2]。本裝置改進設(shè)計時的工藝性就體現(xiàn)這一點。

圖3 改進平帶張緊裝置示意圖

（1）繞線工藝設(shè)計

本工藝采取了導輪與主動輪搭配，根據(jù)漆包線規(guī)格大小在導輪與主動輪之間來回繞圈的做法，在放松平帶后無摩擦力的狀態(tài)下，仍能保持一定的收線牽引力，確保正常生產(chǎn)的漆包線不致在烘爐突然無牽引速度而烤焦引起經(jīng)濟損失。此設(shè)計雖然與安全機構(gòu)無關(guān)，但低成本不僅體現(xiàn)在設(shè)計、制造上，更要體現(xiàn)在設(shè)備與生產(chǎn)工藝相結(jié)合的經(jīng)濟性。

（2）繞線方向

此設(shè)計是基于人的操作習慣及安全角度等因素考慮而改進的工藝路線，即反手操作改順手操作，并與繞線工藝方式同步進行，如圖3所示。

3.3 構(gòu)件設(shè)計

據(jù)統(tǒng)計，在整個機械設(shè)計過程中，平均約80%的時間用于結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作質(zhì)量對滿足產(chǎn)品的功能要求、保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性、降低產(chǎn)品成本具有十分重要的作用。當設(shè)計修改的損失是1 時，制造的修改損失將是100[2]。為避免這一損失，本構(gòu)件從功能、操作安全、簡便實用相結(jié)合的原則進行設(shè)計。

（1）平帶張緊活動臂

平帶張緊活動臂由活動臂、從動輪、張緊輪、變位孔組成，其結(jié)構(gòu)示意見圖4。平帶張緊程度是決定安全操作出現(xiàn)意外時的主要因素，平帶能否即刻松弛是機構(gòu)安全的關(guān)鍵，本活動臂的設(shè)計巧妙地將從動輪與張緊輪安裝固定在活動臂的兩端，從動輪固定在主機機體上，張緊輪可隨活動臂上下作圓弧運動，變位孔主要是定位及限制活動臂圓弧運動的范圍，從而使平帶即刻松弛且保護操作者的人身安全。

圖4 平帶活動臂示意圖

（2）頂桿組件

為實現(xiàn)活動臂的圓弧活動完成其定位及上下活動的功能。本設(shè)計的活動頂桿組件由調(diào)節(jié)螺桿和桿體兩大構(gòu)件組成，結(jié)構(gòu)示意見圖5。其中調(diào)節(jié)螺桿由桿頭、凸環(huán)、螺桿、螺母組成。桿頭與活動臂的定位孔相配合完成定位作用；凸環(huán)限制活動臂下降幅度；通過螺桿由螺母進行微調(diào)調(diào)節(jié)頂桿與平帶張緊的程度。桿體由螺紋孔、桿身、柱銷孔組成。螺紋孔與螺桿配合，可調(diào)節(jié)螺桿的長度以滿足活動臂對平帶的張緊需求。柱銷孔為頂桿和下一級運動構(gòu)件作連接。

（3）鉸鏈固定支座

支承件是機器中的基礎(chǔ)零件，許多零部件都直接或者間接固定在支承件上以保持相對位置，本安全保護機構(gòu)的支承件只需滿足一般設(shè)計的實用性、工藝性及經(jīng)濟性即可[3]。鉸鏈固定支座專為頂桿組件上下運動的服務(wù)而設(shè)計，只起到固定頂桿與連接下一級操縱機構(gòu)的作用。支座由導向孔、搖桿支座、底座、定位孔組成。其作用簡單不作介紹。

圖5 頂桿組件示意圖

（4）安全操作構(gòu)件

要實現(xiàn)平帶裝緊裝置的安全保護，除上述機構(gòu)外，最后的機構(gòu)就是操作機構(gòu)，本著簡單、方便實用的原則，采用搖桿手把連桿構(gòu)件作為裝置的安全保護機構(gòu)，由搖桿手把、連桿框組成，結(jié)構(gòu)示意見圖7。

圖6 支承座示意圖

圖7 搖連桿構(gòu)件示意圖

4 效果

4.1 預防及操作效果

該裝置在開機、轉(zhuǎn)規(guī)格上線或中途斷線重新帶線操作時，始終能在牽引輪與牽引平帶分離（即平帶停止運行）狀態(tài)下進行，可有效預防操作人員在操作過程中將手卷進運行的牽引輪與牽引平帶之間產(chǎn)生的傷害事故。

4.2 安全防護效果

操 作 方便、快捷、實用。操作人員通過右手進行漆包線的牽引纏繞帶線，當出現(xiàn)事故時可通過左手把手柄拉下平帶張緊機構(gòu)，可立即避免事故的發(fā)生，實現(xiàn)單人輕快操作。

4.3 實際應(yīng)用效果

本裝置改進設(shè)計在梅州某漆包線企業(yè)立包機上使用多年，新進員工幾批次都未出現(xiàn)安全事故，目前正在漆包機生產(chǎn)廠家推廣使用。

5 裝置安全保養(yǎng)

本裝置涉及安全維護保養(yǎng)的機構(gòu)主要在頂桿桿體與桿體導向孔、搖桿手把與柱銷的潤滑、桿頭與螺桿螺絲的配合等，在日常的生產(chǎn)使用中，注意如下維護保養(yǎng)：

（1）開機前，應(yīng)檢查定位螺母是否緊固，如有松動，應(yīng)重新校準頂桿與平帶張緊程度達到滿足生產(chǎn)時的有效距離；

（2）注意桿體與導向孔之間的潤滑狀態(tài)，停機后及時涂抹潤滑油，達到防銹防磨損且潤滑良好的效果。

6 結(jié)束語

本文討論的設(shè)計，只是針對平帶張緊裝置設(shè)計，更多關(guān)注的是對裝置安全功能的構(gòu)思和面對人機安全操作的創(chuàng)意。結(jié)合取得的效果得出如下結(jié)論：

（1）裝置設(shè)計合理，實現(xiàn)了張緊裝置預期的安全保護功能；

（2）裝置制造成本適宜，安全性價比高，具有良好的工藝性。

設(shè)計對操作安全的影響是根本的，只有探求裝置的用途、功能原理、結(jié)構(gòu)和設(shè)計技法，機器就會有所進步，有所創(chuàng)造，有所發(fā)明[4]。

［1］劉加勇，宋紅英.機械基礎(chǔ)［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2012.

［2］王紅梅，趙靜.機械創(chuàng)新設(shè)計［M］.北京：科學出版社，2011.

［3］人力資源和社會保障部教材辦公室.機械基礎(chǔ)：第3版［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2012.

［4］林宋，夏新念.機械設(shè)計師職場必備［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.