鋼絲繩牽引小車裝置設(shè)計(jì)

1步法工藝設(shè)計(jì)通過大直徑弧形焊接機(jī)制造大直徑埋弧焊接管，形狀后的開口管由帶有支撐管的小型車床垂直打開，并進(jìn)行后序列的焊接。為此,設(shè)計(jì)了一種鋼絲繩牽引小車裝置,通過纏繞在滾筒上的鋼絲繩拉動(dòng)推管小車實(shí)現(xiàn)出管功能。但經(jīng)常在鋼絲繩張緊后出現(xiàn)打滑而中斷運(yùn)行,因此,如何對(duì)鋼絲繩張力下降予以補(bǔ)償,成為急需解決的問題。2結(jié)構(gòu)原理分析2.1確定小筒人鋼筒與卷筒之間的安裝位置圖1所示為鋼絲繩完整一根纏繞一圈,當(dāng)馬達(dá)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)為向前推料。推管車6前面為垂直推料面,鋼絲繩在推管車6上對(duì)折從中間繞起(圖2),依此經(jīng)過左轉(zhuǎn)向滑輪5、換向滑輪4到鋼絲繩滾筒3(以下簡(jiǎn)稱滾筒)。由滾筒上部垂直沿工作臺(tái)中心線對(duì)稱繞入,即旋向一正一反,在滾筒上纏繞4.25圈后從其下部向后拉出,經(jīng)過下轉(zhuǎn)向滑輪8,右轉(zhuǎn)向滑輪7最后在推料板上固定,兩個(gè)端頭壓到推管車6的繩夾上固定。設(shè)鋼絲繩與卷筒之間靜滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ=0.16,鋼絲繩在滾筒上包角為α,根據(jù)力平衡,滾筒緊邊拉力等于松邊拉力與需克服阻力F阻之和。鋼管在下模上滑動(dòng)出料,取滑動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.15,鋼管重量需克服G=20t的滑動(dòng)阻力為:將數(shù)據(jù)代入有:設(shè)最小松邊拉力為F松最小,對(duì)應(yīng)的最小緊邊拉力為F緊最小,繩纏繞圈數(shù)4.25圈,有包角α:2.2緊邊、松邊及緊邊滑動(dòng)弧區(qū)鋼繩需由張緊機(jī)構(gòu)獲得初張力F0,在承受負(fù)載后繩與滾筒之間產(chǎn)生摩擦力。滾筒作用在鋼絲繩上的摩擦力方向與滾筒的圓周速度方向相同,滾筒即依靠該摩擦力驅(qū)使繩運(yùn)動(dòng),緊邊拉力由F0增加到F緊,松邊拉力由F0減小到F松。鋼絲繩在負(fù)載下工作時(shí),要產(chǎn)生彈性變形,在由緊邊向松邊繞進(jìn)的過程中,繩所受拉力由F緊逐漸降低到F松,彈性變形也隨之逐漸減小,因此,繩沿滾筒的運(yùn)動(dòng)是一面繞進(jìn)一面向后收縮,所以繩的速度便過渡到逐漸低于滾筒的圓周速度,即繩與滾筒之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),該滑動(dòng)區(qū)域稱為滑動(dòng)弧,未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的區(qū)域稱為靜弧。對(duì)確定的松邊拉力與負(fù)載,滑動(dòng)弧由式(6)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的角度α,即相應(yīng)的靜弧是由鋼絲繩在滾筒上的包角減去滑動(dòng)弧而得到?；瑒?dòng)弧α為:緊邊與松邊長(zhǎng)度隨行程改變而變化,用變量L1、L2表示,其中L3為滑動(dòng)弧長(zhǎng),圖3所示為緊邊、松邊及滑動(dòng)弧長(zhǎng)受力狀況,滾筒靜弧包含在緊邊中。滑動(dòng)弧長(zhǎng)上的摩擦阻力均布于整個(gè)弧長(zhǎng)上,如圖4所示。此時(shí)有:式中:A——橫截面面積;γ——線密度,N/m3。摩擦阻力沿繩弧長(zhǎng)展開后為一線載荷均布于全長(zhǎng)上,從X處取得長(zhǎng)為dX的微段,以N(X)表示該微段軸力,有:dX微段的伸長(zhǎng)為:將上式積分,得到該段伸長(zhǎng)為:當(dāng)阻力一定時(shí),要實(shí)現(xiàn)運(yùn)行連續(xù)必須保證松邊張力始終不小于所有的包角參與摩擦傳動(dòng)所需的最小拉力F松最小,張緊并受載后所有緊邊的伸長(zhǎng)值不大于所有松邊的減小值,才能保證松邊有一定張力存在,以此求出所需初張力的最小值。則有:E和A分別為鋼絲繩的彈性模量及單位受拉面積,由式(8)、(9)聯(lián)立,可得到對(duì)初張緊力F0的要求:式(11)取等號(hào)時(shí),為其必須的最小值,此時(shí)F松取最小。設(shè)所有滾筒前與滾筒后的單邊緊邊長(zhǎng)度與單邊松邊長(zhǎng)度均為19350mm,由式(11)可計(jì)算出預(yù)張力:3柔性邊坡防護(hù)和有效試驗(yàn)3.1滑輪座的滑動(dòng)分析為了補(bǔ)償受拉鋼絲繩張緊力下降,安裝了彈簧預(yù)壓縮張緊裝置如圖5所示,鋼絲繩由螺栓螺母預(yù)緊獲得初張力,套1內(nèi)的壓縮彈簧2處于完全壓縮狀態(tài),用預(yù)壓縮彈簧伸長(zhǎng)量補(bǔ)償松邊放松量。假設(shè)上部及下部?jī)商幓喿苿?dòng)距離分別為Y1和Y2,則松邊總伸長(zhǎng)量為Y1+Y2,一個(gè)彈簧最大壓縮力為F彈最大,K為彈簧剛性系數(shù),取值28,單位為N/mm,設(shè)單股繩的一個(gè)滑輪座自重為G1=60kg=60×9.8=588(N),其滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.15,上下各2處滑輪座,每個(gè)滑輪座有2個(gè)彈簧并排張緊,松邊總伸長(zhǎng)量Y1+Y2為:由式(13)可以得出,由于Y1+Y2的存在,初張力F0得到減小,減小量△為:式(11)中由于滑輪自重的影響,實(shí)際下轉(zhuǎn)向滑輪位移量Y2比上轉(zhuǎn)向滑輪位移量Y1多出X,而且位移量不多于3.15mm這由以下得到。由于Y1-Y2總為負(fù),因此有:3.2下彈簧壓縮力(1)假設(shè)安裝位置如圖5所示,計(jì)算松邊張力剛好等于彈簧最大壓縮力時(shí)需要的預(yù)張緊力F0式(13)右端第二項(xiàng)剛好是下轉(zhuǎn)向滑輪的向右位移,令該位移為零算出F松進(jìn)而求出F0。這里不算第一項(xiàng)的原因是上部彈簧被完全壓縮,滑輪所受向左的力大于了彈簧最大壓縮力F彈最大。于是有:由于α值非常小,cosα≈1,sinα≈0。帶入數(shù)字得:由式(12)得到滑動(dòng)弧:對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)弧長(zhǎng)為:靜弧長(zhǎng)為:將數(shù)字帶入式(13)右端并令其等于零,于是有:(2)設(shè)松邊總伸長(zhǎng)量為15mm時(shí)計(jì)算此時(shí)所需要的初張力F0已知L=3800,X=Y2-Y1,由于X相比于L太小,故cosα≈1,令(13)右端等于15mm,得:以此計(jì)算滑動(dòng)弧:對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)弧長(zhǎng)為:靜弧長(zhǎng)為:將數(shù)字帶入式(13)右端并令其等于零,于是有:由上述計(jì)算可見,兩種情況的初張力均小于由式(