徐 瑞，方 榮，沈建新，鄭小偉，程 磊

（江蘇亨通電力特種導(dǎo)線有限公司，江蘇 蘇州 215234）

在制造業(yè)領(lǐng)域中，收放卷控制裝置使用廣泛，其中帶張力被動放線裝置是其重要組成部分。一般放線裝置要求持續(xù)提供較大的穩(wěn)定張力，同時滿足耐用性高、操作簡單、綜合成本低等特點。在工作中，一臺閑置的龍門收線架需要改造成被動放線裝置，該龍門收線架將用于大截面裸體鋁導(dǎo)線放線，在放線過程中需要提供較大的穩(wěn)定張力，并且要求操作簡單、維護簡單。通過借鑒沖床干式離合器制動原理，結(jié)合龍門收線架和放線原理，吸收現(xiàn)有被動放線裝置優(yōu)點，并摒棄其劣勢和缺陷，設(shè)計一種新式可調(diào)張力被動放線裝置。該裝置能夠穩(wěn)定為放卷提供較大的穩(wěn)定張力，同時結(jié)構(gòu)簡單，綜合成本低。本文也為廣大工作者對被動放線裝置的研究提供一定借鑒。

1 可調(diào)張力被動放線裝置的研究背景

目前工業(yè)領(lǐng)域的常規(guī)放線裝置有帶電氣機械系統(tǒng)的主動放線裝置和純機械的被動放線裝置，放線都能提供張力[1]。為了節(jié)約成本，在滿足使用條件的情況下一般選擇被動放線裝置。目前工業(yè)運用中的被動放線裝置提供張力的方式主要有兩種：一種為張力盤碟剎式，通過兩個對稱的碟式剎車夾緊來提供張力；另一種為齒輪箱帶磁粉制動器式，由齒輪箱、磁粉制動器及其控制系統(tǒng)、壓縮空氣裝置等組成。張力盤碟剎式被動放線裝置存在噪音大、剎車片損耗大、張力盤有機械損傷、張力不穩(wěn)定等缺陷；而齒輪箱帶磁粉制動器式被動放線裝置存在齒輪箱和磁粉制動器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、購買及維修成本高、需要壓縮空氣及簡單電氣輔助等缺陷。并且上述兩種被動放線裝置隨著剎車片磨損和磁粉消耗，會出現(xiàn)張力減小、張力波動大等情況。

2 可調(diào)張力被動放線裝置的方案確定

通過借鑒沖床干式離合器制動原理[2]，結(jié)合龍門收線架原理，小功率電動機通過皮帶傳動帶動齒輪箱提供大張力，實現(xiàn)以小拖大。當把收線架用作放線架時，由于傳動機構(gòu)的原因，只要電機側(cè)施加一個很小的力，盤具側(cè)就會受到一個很大的力，直接用于放線將無法正常使用，因此為了保證實現(xiàn)帶穩(wěn)定張力的放線，必須拆除原有電機、齒輪箱等結(jié)構(gòu)，利用LZ型摩擦片和模具彈簧，在一個光軸的基礎(chǔ)上設(shè)計被動放線裝置。

3 可調(diào)張力被動放線裝置的設(shè)計結(jié)構(gòu)及原理

3.1 總體設(shè)計結(jié)構(gòu)

新式的可調(diào)張力被動放線裝置是在一個光軸的基礎(chǔ)上設(shè)計的。圖1為可調(diào)張力被動放線張力裝置的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖。可調(diào)張力被動放線裝置由傳動軸1、摩擦盤2、張力盤3、壓緊蓋4、預(yù)緊螺栓5、托架6、定盤7、力矩彈簧8等組成。可調(diào)張力被動放線裝置中全部部件采用45鋼材質(zhì)，整體調(diào)制淬火，所有銳角倒鈍。

圖1 總體設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 被動放線裝置的張力可調(diào)原理

傳動軸上套設(shè)有摩擦盤、張力盤和壓緊蓋，摩擦盤和張力盤之間設(shè)置有力矩彈簧，力矩彈簧可以在摩擦盤和張力盤之間形成較為穩(wěn)定的壓力。定盤通過螺塞固定在托架上。壓緊蓋沿傳動軸軸向抵在張力盤上，傳動軸上連接有預(yù)緊螺栓，預(yù)緊螺栓穿過壓緊蓋并沿傳動軸的軸向旋入傳動軸中，摩擦盤、張力盤和壓緊蓋均可滑動地連接在傳動軸上，摩擦盤、張力盤和壓緊蓋均與傳動軸通過鍵連接，通過調(diào)節(jié)預(yù)緊螺栓可以調(diào)節(jié)壓緊蓋在傳動軸上的相對位置。因為壓緊蓋抵在張力盤上，所以預(yù)緊螺栓的調(diào)節(jié)可以進一步地通過壓緊蓋來調(diào)整張力盤與摩擦盤之間的距離，以調(diào)整力矩彈簧在摩擦盤與張力盤之間的壓縮量，即通過調(diào)節(jié)預(yù)緊螺栓來實現(xiàn)彈簧彈力的調(diào)節(jié)。

可調(diào)張力被動放線裝置還包括托架，托架固定在相應(yīng)的工作臺上。傳動軸的一端安裝可調(diào)張力被動放線裝置，另一端安裝有線纜裝置。托架上固定有定盤，托架和定盤均套設(shè)于傳動軸上，傳動軸可以在托架上作圓周運動，起到了線纜的放線作用。

3.3 定盤的設(shè)計結(jié)構(gòu)及原理

定盤上設(shè)置有環(huán)形槽71，環(huán)形槽內(nèi)安裝有多個摩擦片72，多個摩擦片呈環(huán)形排列，環(huán)形槽直接影響力矩，直徑越大，力矩越大。在實際運用中，推薦使用LZ型摩擦片，該型摩擦片以金屬纖維為基料，耐高溫、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、無噪音，具有良好的機械強度和物理性能。摩擦片通過既有固定孔固定在定盤上。定盤固定在托架上，摩擦盤與傳動軸通過鍵連接，摩擦盤與環(huán)形槽內(nèi)的摩擦片相互接觸會產(chǎn)生摩擦作用，定盤會提供給摩擦盤一個與摩擦盤轉(zhuǎn)動方向相反的摩擦力矩，摩擦力矩會進一步傳遞給傳動軸，這樣被拉動的線纜就會受到一個阻礙線纜拉動的張力，實現(xiàn)了線纜的被動放線。圖2為摩擦盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 摩擦盤結(jié)構(gòu)示意圖

定盤和摩擦盤的中心處均設(shè)置有軸孔9，軸孔的直徑不小于傳動軸的直徑，傳動軸可以穿過定盤的軸孔與摩擦盤通過鍵連接，這樣傳動軸與摩擦盤可以實現(xiàn)動力的傳遞。圖3為定盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 定盤結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 張力盤的設(shè)計結(jié)構(gòu)及原理

張力盤在傳動軸上軸向移動以調(diào)整張力盤和摩擦盤之間的距離，相應(yīng)地調(diào)整彈簧的壓縮量，實現(xiàn)彈簧彈力的調(diào)節(jié)，通過彈簧彈力實現(xiàn)的線纜張力更加穩(wěn)定。圖4為張力盤結(jié)構(gòu)示意圖。張力盤上均勻布置有多個彈簧安裝孔32，多個彈簧安裝孔相對于張力盤的軸線呈圓形排列，多個彈簧的設(shè)置可以提高線纜的張力調(diào)節(jié)范圍，并且多個彈簧會使得張力盤和摩擦盤之間的壓力更加穩(wěn)定。每個彈簧安裝孔內(nèi)均安裝有彈簧，這樣可以防止彈簧在張力盤和摩擦盤之間脫落，進一步地，彈簧安裝孔的深度不小于彈簧自由高度的1/3，彈簧在彈簧安裝孔內(nèi)更為穩(wěn)定。在運用中彈簧使用模具彈簧，具有硬度高、彈力大、耐疲勞、不易變形、壽命長等特性，能夠為被動放線裝置提供強大彈力，進而產(chǎn)生穩(wěn)定的較大的放線張力。

圖4 張力盤結(jié)構(gòu)示意圖

傳動軸靠近張力盤的端面設(shè)置有螺紋孔，預(yù)緊螺栓安裝在螺紋孔內(nèi)，通過螺栓連接的方式可以實現(xiàn)張力盤和摩擦盤之間距離的調(diào)節(jié)，進一步實現(xiàn)線纜張力的調(diào)節(jié)。螺栓調(diào)節(jié)方式簡單可靠，不需要復(fù)雜的電氣及氣壓傳動，通過扳手調(diào)節(jié)預(yù)緊螺栓就可以實現(xiàn)線纜張力的調(diào)節(jié)。第87頁圖5為可調(diào)張力被動放線裝置實物圖。

圖5 可調(diào)張力被動放線裝置實物圖

4 結(jié)束語

本文從工業(yè)實際運用需求出發(fā)，借鑒沖床干式離合器制動原理，提出一種新式可調(diào)張力被動放線裝置設(shè)計方案，摒棄了傳統(tǒng)的放線裝置設(shè)計方案。新式可調(diào)張力被動放線裝置主要利用LZ型摩擦片和模具彈簧組合來提供卷材放線過程中所需的穩(wěn)定的較大的放線張力；同時，與傳統(tǒng)的放線裝置相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單、張力大、張力穩(wěn)定等特點。