一种环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置
技术领域
本发明涉及一种钢丝张紧装置，特别涉及一种环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置。
背景技术
目前，单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线和填充型环氧涂层钢绞线的生产方式是：将光面钢绞线打散后再在其表面喷涂环氧涂层的加工方法。所以在环氧喷涂钢绞线的加工生产线中会有一段将编织好的光面钢绞线打散成为单丝的区域，称为打散区。打散区具有的特点是外丝六根钢绞线随着钢绞线向前运送做绕着中心丝旋转的圆周运动，而中心丝只向前输送，没有发生旋转。
在打散区，为了使喷粉顺利进行，各单丝之间不能有接触，以免蹭掉表面粉末亦或是互相缠绕，所以就需要在打散区域保证各根钢绞线都属于拉紧、张直，彼此又不接触的状态。根据本技术领域的生产经验可知，在喷粉过程中，在打散区外侧六根钢绞线始终处于拉紧的情况下，处在中间的中心丝会慢慢的变得松弛，在重力作用下会向下弯曲，这就使得向下弯曲的中心丝与外丝发生碰撞，造成蹭粉以及互相缠绕的情况出现，使得生产被迫暂停。
打散区中心丝慢慢松弛变长的现象是多方面因素造成的，我们没有办法去阻止它在打散区变长，但是为了可以让生产顺利进行，我们可以将变长的那部分中心丝用其他方式收紧，让钢绞线在打散区各根钢绞线都是一直处于拉紧张直的状态，保证各钢绞线之间不接触，不缠绕，让喷粉工作顺利进行。
以下是现有几种中心丝容线张紧装置的原理介绍。
1、变距法。
如图1-图2所示，变距法的原理是将中心丝绕在两个圆盘上，通过改变两个圆盘之间的距离来改变所缠绕在两个圆盘之间的中心丝的长度，当中心丝所缠绕在圆盘上的圈数越多，中心丝总长度的变化就越大。两个圆盘之间距离的变化是靠弹簧来推动的，当中心丝变长松动的时候，弹簧就推动圆盘运动，增大两个圆盘之间的距离，让缠绕在两个圆盘之间的中心丝始终保持张紧拉直的状态。
其存在的不足：因为两个圆盘之间距离变化有限，一般只能增大0.2米左右的距离，而要生产一卷3吨的单丝涂覆环氧涂层钢绞线 ，则需容纳4.5米以上的中心丝伸长量。为能满足生产的需求，则需在两个圆盘之间缠绕中心丝的圈数至少为23圈，这样当两个圆盘之间距离增大0.2米之后，中心丝每一圈的长度也会增大0.2米，0.2×23=4.6米，才能满足生产需求。而缠绕在圆盘上的中心丝圈数越多，所缠绕的中心丝总长度也越长，因为外丝是不需要缠绕的，这样就意味着外丝和中心丝打散后，中心丝通过中心丝容线张紧装置之后长度比外丝短了，短的那部分长度被缠绕在两个圆盘上。为了能使得中心丝与外丝都是张紧拉直的，那么就需要将外丝剪掉比中心丝长的那部分长度，才能重新编织，这样就造成了极大的浪费。另外，中心丝需要缠绕的圈数越多，对穿线的难度要求也越大，耗费的时间也会越多。
2、变径法。
如图3-图4所示，变径法是将中心丝缠绕在一个圆盘上，圆盘由数块可在径向上做径向移动的圆弧块组成，当圆弧块向外张开时，圆盘的直径变大，则可缠绕在圆盘上的中心丝总长度变长。其原理与变距法的原理其实相同，因此它们的缺点是一样的，都对钢绞线造成了较大的浪费。
3、圆筒约束法。
如图5-图6所示，圆筒约束法是将钢绞线打散后将中心丝穿过一个巨大的圆筒，在圆筒的前端有一个夹紧中心丝的机构，当前端牵引机拉动钢绞线向前运动的时候，在夹紧点到牵引机之间，中心丝是处于拉紧张直的状态的。那么中心丝长出来的那部分就会出现在夹紧点到打散点之间，而夹紧点到打散点之间的距离刚好是圆筒的长度，也就是长出来的中心丝都处在圆筒里。在圆筒内部变长松弛的中心丝因为受到圆筒筒壁的约束不能与外丝缠绕，也就能够保证生产的顺利进行。
优点：相比于变距法和变径法，约束法的优点是穿线的时候将钢绞线打散就可以直接穿过圆筒，在通过圆筒过程中因为中心丝是直直穿过的，总穿线长度与外丝总穿线长度基本相同，于是在合拢的时候就不会存在较大的差值，需要剪去的差值很小或者不用剪，就不会造成钢绞线的浪费。
不足：在圆筒内长出来的中心丝由于只受筒壁的约束，它可在圆筒内部自由弯曲，当长出来的中心丝过长的时候，因为自由弯曲的不确定性有极小的几率会造成中心丝在圆筒内弯曲成8字环，8字环在通过夹紧点的时候就会把中心丝拉断从而使得钢绞线报废。另外，中心丝夹紧机构受空间较小的约束只能采用机械夹紧，造成中心丝表面有轻微划伤影响了钢绞线的成品质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置，使用该装置对中心丝进行张紧和收纳，不需要剪掉部分钢绞线，避免了钢绞线的浪费，也不会拉断或划伤中心丝表面影响成品质量，还具有容线量大、穿线简单的优点，解决了上述现有技术存在的问题。
解决上述技术问题的技术方案是：一种环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置，包括角度轮、绕线轴、副角度轮、中心轴和两个固定架，所述中心轴安装在两个固定架上，绕线轴和角度轮分别通过轴承Ⅰ、轴承Ⅱ安装在中心轴上，副角度轮固定安装在中心轴上，中心轴上方的副角度轮重量小于中心轴下方的副角度轮重量，角度轮和副角度轮分别位于绕线轴的两侧，所述角度轮上还安装有电机，电机的输出轴上安装有齿轮Ⅰ，中心轴上安装有与齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ，所述角度轮和副角度轮上均开有供中心丝穿过的穿线孔和穿线槽，穿线孔和穿线槽相互连通，穿线槽一侧边设置成圆弧状，角度轮和副角度轮穿线槽的圆弧状侧边的朝向相反，所述固定架上开有供中心线通过的中心丝通道，两个固定架靠近中心丝通道处分别设置有中心丝输入导向轮和中心丝输出导向轮。
所述绕线轴是一端大一端小的圆台形，绕线轴的大端朝向角度轮，绕线轴的小端朝向副角度轮。
所述角度轮和副角度轮与绕线轴相对的端面设置有凹槽，绕线轴的两端面分别位于角度轮和副角度轮的凹槽内。
所述中心轴上还设置有用于阻挡轴承Ⅰ发生位移的挡块。
所述角度轮和副角度轮均是由圆台段和与圆台段大端一体连接的等径段构成，等径段的直径与圆台段的大端相同，穿线孔设置在圆台段的小端处，角度轮和副角度轮的等径段与绕线轴靠近。
所述角度轮的圆台段中部开有安装槽，电机安装在角度轮的安装槽内。
所述副角度轮的圆台段中部开有调节槽，其调节槽内安装有偏心块，偏心块位于中心轴下方。
所述固定架上部开有安装通孔，安装通孔由外向内依次通过轴承Ⅲ安装有外丝圆环和通过轴承Ⅳ安装有圆柱安装座，中心轴通过轴承Ⅴ安装在圆柱安装座上，该圆柱安装座上开有中心丝通道，外丝圆环上均布开有六个外丝通道。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.无损耗：本发明在穿线时，中心丝穿线长度与外丝穿线长度基本相同，因此不需要剪掉部分的钢绞线，不会造成钢绞线的浪费。
2.穿线简单：将钢绞线打散后便可直接用手将中心丝穿过缠绕装置，初始穿线状态下穿线孔在同一个平面，轻易就可以穿过。
3.具有较大的容线量：绕线轴的直径若设计为600mm，则缠绕在绕线轴上的钢绞线每绕一圈就增长1.88米，因此要生产3吨的钢绞线只需要缠绕2.4圈就可以满足需求了。根据计算，100mm长的绕线轴可以绕直径为7.2mm的中心丝13圈，也就是说100mm长的绕线轴可以容纳24.5米长的中心丝增长量。这个数据意味着100mm长的绕线轴就可以生产16吨一卷的钢绞线。只要设计的绕线轴长度足够大，本发明适用于生产5吨以上甚至是几十吨一卷的钢绞线。
4.缠绕力可调节：本发明的缠绕力是通过角度轮旋转提供，角度轮的旋转力矩大小可通过调节力矩电机的力矩大小来进行设定，可根据生产过程中的具体情况进行灵活调节，力矩越大，中心丝拉得越紧。
5.安全可靠性强：本发明未采用机械夹紧装置，长出部分的中心丝不会自由的弯曲成8字环或者其他不可控的形状，而是在角度轮的转动下被有规律的以着螺旋的方式缠绕在绕线轴上，在绕线轴上设有前进方向的锥度角，大大减少了中心丝与绕线轴的摩擦力，使中心丝横向移动过程顺畅且在接触面上无机械损伤。角度轮和副角度轮上设置的穿线槽一侧边设计成可防止中心丝发生塑性变形的圆弧状，且接触面做得平整光滑，主要受力点用导轮导向，故不会对中心丝表面造成损伤，因力矩电机可将力矩调节在合适范围内，故不会造成中心丝因缠绕力过小而出现松动亦或是因为力矩较大将中心丝拉断的情况出现。
下面，结合附图和实施例对本发明之一种环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：现有变距法之初始穿线状态两圆盘结构示意图。
图2：现有变距法之中心丝变长状态两圆盘结构示意图（两圆盘之间的距离变大）。
图3：现有变径法之初始穿线状态圆盘结构示意图。
图4：现有变径法之中心丝变长状态圆盘结构示意图（圆盘直径变大）。
图5：现有圆筒约束法之初始穿线状态圆筒结构示意图（圆筒内中心丝拉直）。
图6：现有圆筒约束法之中心丝变长状态圆筒结构示意图（圆筒内中心丝受约束弯曲）。
图7：本发明之环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置结构示意图。
图8：本发明之角度轮主视剖视图。
图9：本发明之角度轮左视图。
图10：本发明之角度轮俯视图。
图11：本发明之绕线轴右视图。
图12：本发明之绕线轴主视剖视图。
图13：本发明之副角度轮右视图。
图14：本发明之副角度轮主视剖视图。
图15：图7的K-K剖视图。
图16：本发明使用状态剖视图。
图17：本发明之环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置使用状态图（初始穿线状态）。
图18：本发明之环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置使用状态图（中心丝轻微变长状态）。
图19：本发明之环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置使用状态图（中心丝长一圈状态）。
图20：本发明之环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置使用状态图（中心丝长两圈状态）。
图中：1-中心丝输入导向轮，2-齿轮Ⅱ，3-角度轮，31-安装槽，4-绕线轴，5-副角度轮，51-调节槽，6-中心轴，7-中心丝输出导向轮，8-固定架，9-偏心块，10-挡块，11-轴承Ⅰ，12-轴承Ⅱ，13-电机，14-齿轮Ⅰ，15-轴承Ⅲ，16-外丝圆环，161-外丝通道，17-轴承Ⅳ，18-中心丝通道，19-圆柱安装座，20-轴承Ⅴ，21-穿线孔，22-穿线槽，23-凹槽。
P表示中心丝，A1表示圆筒，B1表示钢绞线打开装置，B2表示钢绞线闭合装置，C1表示外丝导向轮安装架，C2表示外丝导向轮。
具体实施方式
实施例1：一种环氧钢绞线生产用大容线量节约型中心丝张紧装置，如图7-图15所示，包括角度轮3、绕线轴4、副角度轮5、中心轴6和两个固定架8，所述中心轴安装在两个固定架上，绕线轴和角度轮分别通过轴承Ⅰ11、轴承Ⅱ12安装在中心轴上，副角度轮固定安装在中心轴上，中心轴上方的副角度轮重量小于中心轴下方的副角度轮重量，即副角度轮重心偏离其外轮廓的圆心，受重力影响副角度轮始终在重心在轴线下方的小范围内摆动（类似于钟表的摆锤）。因副角度轮重心偏离其轴心，故副角度轮同中心轴在重力作用下始终处于重心偏下的转态，阻碍中心轴旋转。角度轮和副角度轮分别位于绕线轴的两侧并且与绕线轴间有较小的间隙，不与绕线轴直接接触。所述角度轮上还安装有电机13，电机的输出轴上安装有齿轮Ⅰ14，中心轴上安装有与齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ2，所述角度轮和副角度轮上均开有供中心丝穿过的穿线孔21和穿线槽22，穿线孔和穿线槽相互连通，穿线槽一侧边设置成防止中心丝发生塑性变形的圆弧状，角度轮和副角度轮穿线槽的圆弧状侧边的朝向相反，所述固定架上开有供中心线通过的中心丝通道18，两个固定架靠近中心丝通道处分别设置有中心丝输入导向轮1和中心丝输出导向轮7。
本实施例中，所述绕线轴是一端大一端小的圆台形，绕线轴的大端靠近角度轮，绕线轴的小端靠近副角度轮。使用时，中心丝由大端向小端发生轴向滑动，其锥度是为了减少轴向滑动的摩擦力。绕线轴与中心轴通过滚动轴承连接。作为一种变换，绕线轴也可以不设置有锥度，但需要用其他方式来减少绕线轴与中心丝的横向摩擦，成本高且制作过程复杂。
本实施例中，所述角度轮和副角度轮与绕线轴相对的端面设置有凹槽23，绕线轴的两端面分别位于角度轮和副角度轮的凹槽内。作为一种变换，也可以不设置凹槽，只要能够保证中心丝在角度轮和副角度轮上所绕的弧线大于其塑性变形的最小弧线即可。
本实施例中，所述中心轴上还设置有用于阻挡轴承Ⅰ11发生位移的挡块10。作为一种变换，也可以不设置挡块10，采用轴用挡圈或是孔用挡圈对轴承进行轴向定位亦可。
本实施例中，所述角度轮和副角度轮均是由圆台段和与圆台段大端一体连接的等径段构成，等径段的直径与圆台段的大端相同，穿线孔设置在圆台段的小端处，角度轮和副角度轮的等径段与绕线轴的端面靠近。作为一种变换，所述角度轮和副角度轮的具体形状还可以根据实际情况确定。
本实施例中，所述角度轮的圆台段中部开有安装槽31，电机安装在角度轮的安装槽内。所述电机采用力矩电机，力矩电机可以调节输出力矩的大小，防止缠绕力太大把钢绞线绞断。力矩电机工作过程中都不会因为较小的外力（指的是钢绞线因缠绕后具有打开的张力）而反转；在没有电、突然停电或者电路故障的情况下力矩电机会自锁，中心丝不会使绕线轴发生反转。作为一种变换，电机也可以采用普通的电机，普通电机输出的力矩是恒定的，且没有防止反转的能力，故需要在齿轮Ⅰ上加装单向阻尼器，其作用有两个，一个是阻止电反转中心丝被弹回来，其二是过载保护，使力矩控制在需要的范围。
本实施例中，所述副角度轮的圆台段中部开有调节槽51，其调节槽内安装有偏心块9，偏心块位于中心轴下方，加装偏心块的作用是为了使中心轴上方的副角度轮重量小于中心轴下方的副角度轮重量，即让整个装置偏心，使重心在轴线以下，这样在工作的过程中由于偏心作用，副角度轮和中心轴不会跟随角度轮和绕线轴一起发生旋转。作为一种变换，使中心轴上方的副角度轮重量小于中心轴下方的副角度轮重量的方式有多钟，例如可以在副角度轮上部开槽而下部不开槽，只要能够保证副角度轮和中心轴不跟随角度轮和绕线轴一起旋转即可。
本实施例中，所述固定架8上部开有安装通孔，安装通孔由外向内依次通过轴承Ⅲ15安装有外丝圆环16和通过轴承Ⅳ17安装有圆柱安装座19，中心轴通过轴承Ⅴ20安装在圆柱安装座上，该圆柱安装座上开有中心丝通道18，外丝圆环上均布开有六个外丝通道161。中心丝输入导向轮1和中心丝输出导向轮7在中心丝通道前后方各设置一个，中心丝输入导向轮1安装在圆柱安装座上，中心丝输出导向轮7安装在中心轴上。作为一种变换，所述固定架的具体结构还可以根据实际情况确定。
使用时，如图16所示，将本发明安装在钢绞线打开装置和钢绞线闭合装置之间，本发明的固定架之间通过外丝导向轮安装架安装有多个外丝导向轮，外丝通道附近的外丝圆环上也设置有外丝导向轮。外丝穿过外丝通道并通过外丝导向轮导向，中心丝穿过输入端固定架上的中心丝通道并同时通过中心丝输入导向轮导入，然后穿过角度轮、副角度轮，最后通过输出端固定架上的中心丝通道并同时通过中心丝输出导向轮导出。工作时，外丝和外丝圆环共同旋转，角度轮上的中心丝、输入端固定架上的中心丝和圆柱安装座跟着角度轮旋转，副角度轮上的中心丝、输出端固定架上的中心丝和圆柱安装座跟着副角度轮摆动但不旋转；中心轴也是跟着副角度轮摆动但不旋转。
本发明的工作原理：
1、初始穿线的时候，手动将角度轮上穿线孔的位置转动到与副角度轮上穿线孔的位置相对应，这样中心丝在绕线轴上的绕线圈数为零。
2、在生产进行过程中，打开力矩电机，在力矩电机的带动下，齿轮Ⅰ绕着齿轮Ⅱ转动，从而使角度轮做绕着中心轴的圆周运动，因中心轴与副角度轮之间通过键来固定，故副角度轮不转动，因此角度轮与副角度轮之间发生相对转动。初始穿线的时候，角度轮与副角度轮之间穿孔位置相对应，此时角度轮与副角度轮之间的旋转角为零。当中心丝没有变长时，角度轮在力矩电机的扭转力矩下始终扭紧中心丝，但是不能发生旋转，当中心丝逐渐变长时，角度轮便可以旋转，旋转的角度轮将会把中心丝缠绕在绕线轴上。当角度轮与副角度轮之间的旋转角为360度时，中心丝缠绕在绕线轴上的圈数为一圈。在生产过程中，中心丝变长后缠绕在绕线轴上的示意图如图17-图20所示。
3、当中心丝在绕线轴上没有缠绕足够的角度时，绕线轴受到中心丝的摩擦力方向基本沿着轴线方向，此时绕线轴不发生旋转。当中心丝在绕线轴上缠绕的角度足够大时，中心丝前进方向与绕线轴的轴向成一定的夹角，使得绕线轴获得圆周方向的一个摩擦分力，绕线轴发生与中心丝相同线速度的旋转运动。
