CN103253556B - 一种线绳导开装置及其导开方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种线绳导开装置及导开方法，用于软管上缠绕线绳时在线绳自身产生捻度的导开，包括动力传动机构和线绳导开机构；其中，线绳导开机构包括若干个可以转动的线绳导开支架，线绳导开支架上安装有若干个带摩擦装置的线轴总成，带摩擦装置的线轴总成在动力传动机构的作用下旋转放线，消除缠绕时产生的捻度。本发明解决了现有缠绕工艺中产生的捻度影响问题，采取以主动的方式消除捻度，消除以前缠绕中产生捻度对软管生产过程的影响，消除捻度对于缠绕不均匀铺设的影响，提高材料的原有特性的利用率。
Description
技术领域
本发明属于橡胶制品技术领域，涉及一种用于软管芯棒上钢丝、钢丝帘线、钢丝绳等线绳缠绕的导开装置及其导开方法。
背景技术
在陆地钻探和海洋钻探及油料输送中，需要一些大口径高压力的输送软管，这些软管的生产，需要用到高强力的钢丝或钢丝绳缠绕铺放，作为软管的骨架层，这些骨架层的缠绕工艺与设备，确定了缠绕骨架层的表面状态，骨架层的表面状态对软管的承压能力起到至关重要的作用。
钢丝或钢丝绳在软管芯棒上的螺旋缠绕过程中，将钢丝或钢丝绳缠绕在软管芯棒上的同时，也会在钢丝或钢丝绳的自身产生螺旋捻度，并且这些捻度的产生是不可避免的，产生捻度的大小，与钢丝或钢丝绳在螺旋缠绕中的角度相关，此角度是指缠绕中的钢丝绳在缠绕点与软管芯棒轴线的夹角，夹角的大小决定了捻度的大小，夹角越小捻度越大，夹角越大，产生的捻度越小。
捻度的产生，对于骨架层的缠绕生产、缠绕精度、表面均匀程度、爆破能力都会产生影响。
在国内外的缠绕工艺技术研讨中，对捻度产生及影响，都没有做出明确有效的处理，在捻度消除上归纳起来有三种处理方式：
一种是不处理方式：比如钢丝的缠绕，无论钢丝粗与细，缠绕的软管直径大与小，都没有消捻设计，将捻度传递到材料上，其结果损伤了材料特性，影响了软管的爆破能力。
第二种异向使用处理方式：是在钢丝绳类的绞股材料，进行异向使用时，将捻度与钢丝绳自身的铰合捻度相抵消，其结果是将钢丝绳拧松散，不但影响了钢丝绳的力学性能，同时也将钢丝绳的直径变大，影响到缠绕密度和钢丝绳间的接触与摩擦，也同样影响到软管的强力与寿命。
第三种是被动放捻处理方式：设备在线轴放线过程中有放捻的结构设计，使钢丝或钢丝绳在缠绕过程中产生的捻度，传递到线轴后，线轴沿出线方向的轴旋转，将捻度释放。存在的缺点是传递不彻底，不能完全消除捻度，部分捻度仍然进入管体。
上述的三种处理方式都存在着缺陷，不仅影响缠绕物的表面状态，也影响着软管的性能。设计一种可以完全消除捻度的设备和方法，成为工艺技术的研究课题。
发明内容
本发明提供一种钢丝帘线或钢丝绳(以下简称线绳)导开装置及其导开方法，解决现有缠绕工艺中产生的捻度影响问题，采取以主动的方式消除捻度，消除以前缠绕中产生捻度对软管生产过程的影响，消除捻度对于缠绕不均匀铺设的影响，提高材料的原有特性的利用率。
本发明的设备，具有放捻完全，控制主动的特点，线轴安装方便快捷，放线张力不仅可以得到质的有效控制，而且量的调整也非常方便。
经实验计算，缠绕中软管芯棒每转产生的捻度约为螺旋缠绕角度的余弦值，即X＝cosα。通常在缠绕中使用的角度为“平衡角”，意思为交叉缠绕后软管在承压时的径向与轴向的变化得到平衡。平衡角为线绳与缠绕软管轴线之间的锐角夹角，行业公认的平衡角度为54°44’如按上式计算，平衡角的捻度X＝0.5774，即：在缠绕中，软管芯棒每旋转一转，钢丝或钢丝绳的捻度为0.5774转。其实平衡角并不平衡，特别是多层后的不均衡性已经明显表现，这从橡胶工业手册中的爆破计算公式在得到证明，随着缠绕层数增加，修订系数直线下降，为此我们研究了变角的影响，发明了大变角的缠绕角度设计计算，在大变角的设计中，随着缠绕层数的增加，缠绕角度可以是30°～75°的角度。根据公式计算，30°缠绕角产生的捻度为0.866；75°缠绕角产生的捻度为0.2588。
本发明采用如下技术方案：
一种线绳导开装置，用于软管上缠绕线绳捻度的导开，包括动力传动机构和线绳导开机构；其中，线绳导开机构包括若干个可以转动的线绳导开支架，线绳导开支架上安装有若干个带摩擦装置的线轴总成，带摩擦装置的线轴总成在动力传动机构的作用下旋转放线。
其中，线绳导开机构可以设置在移动机构上或设置在固定机构上，每个线绳导开支架在支架框上下各有可以在其上旋转的轴头转动。
其中，动力传动机构包括变频电机12，变频电机12通过电机带轮7、齿形传动带8、减速器带轮9和传动轴1，传递到每个减速器10，由减速器10带动带摩擦装置的线轴总成3旋转工作，完成销捻的动力输出。
其中，线绳导开支架上根据需要可以设置若干个带摩擦装置的线轴总成，由1个动力机构为若干个带摩擦装置的线轴总成提供放捻动力。
其中，带摩擦装置的线轴总成3包括弯板14、与动力传动机构连接的轴套13、线轴15、线轴固定轴17、可调式摩擦张力器19、约束钢丝或钢丝绳的线钩20，弯板14的一边安装有线轴固定轴17，线轴固定轴17连接到可调式摩擦张力器19上，线轴固定轴17安装线轴15上，弯板14的另一边安装轴套13，使弯板14连接到减速器10上，形成两个悬臂结构，使线轴15在沿线轴固定轴17旋转放线的同时，沿与减速器10连接的轴套13的轴向旋转，将捻度放掉。
一种线绳导开装置的导开方法，首先根据软管与线绳缠绕的夹角，由检测系统检测出软管芯棒的转数，根据计算公式将夹角产生的捻度的转数,由PLC输送给动力传动机构，由动力传动机构带动线绳导开机构中的带摩擦装置的线轴总成进行与捻度转数相对应的旋转放线。
其中，夹角计算公式为X＝cosα，其中，α为线绳与缠绕软管的之间的锐角夹角，α的范围为30°～75°。
本发明中，由变频电机作为主动导开的动力，立式导开支架作为轮轴的支撑平台，以减速器作为支撑点，带摩擦装置的线轴，可以方便的调节放线张力，可以精确控制放线捻度的组合装置。
本发明中，线绳的材质可以是钢丝帘线、钢丝绳绞股线材料、钢丝和钢丝绳。线绳导开机构的数量可以为多个，其数量根据产品需要而确定；带摩擦装置的线轴总成的数量根据产品需要而确定；每个线绳导开机构上优选安装10个带摩擦装置的线轴总成。
现有的缠绕工艺和钢丝、钢丝绳缠绕设备，都没有对随之产生的捻度给予高度重视和理想解决方案，将产生的捻度转移到材料中，转移到软管产品中，使材料减小了应有的性能指标，使缠绕过程出现疏密不均等现象。本发明的设备，具有放捻完全，控制主动的特点，线轴安装方便快捷，放线张力不仅可以得到质的有效控制，而且量的调整也非常方便。
附图说明
图1为线绳导开支架的正面剖视图；
图2为线绳导开支架的背面剖视图；
图3为带可摩擦装置的线轴总成的剖面图；
图4为传动轴的结构示意图；
其中：1上支架，2上转轴，3带可调摩擦力的线轴总成，4下转轴，5下支架，6支架框，7电机带轮，8传动带，9减速器带轮，10减速器，11传动轴，12变频电机，13轴套，14弯板，15线轴，16螺母，17线轴固定轴，18线轴定位销，19可调式摩擦张力器，20线钩，21联轴。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例详细描述本发明：
一种线绳导开装置，包括以下部件：
1)线绳导开支架
线绳导开支架可以多个镶在移动车上或镶在固定的框架上一起使用。实际工作的时候，根据需要，可以是线绳导开支架移动而缠绕软管不动，也可以是缠绕软管移动而线绳导开支架不动。
每个线绳导开支架在支架框上下各有可以在其上旋转的轴头转动，如图1中的上转轴2、下转轴4、通过上支架1、下支架5，以便于与移动车或固定框架组合连接用，组合后可以在上面转动，完成工作状态、左侧装卸线轴和右侧装卸线轴的三个位置的转动与定位。
线绳导开支架6采用弯板呈C型，具有足够的强度，其上有若干个带摩擦装置的线轴总成3，由1个电机为若干个带摩擦装置的线轴总成提供放捻动力。
2)带摩擦装置的线轴总成
如图3带摩擦装置的线轴总成3所示，由L型弯板14、与动力来源的连接轴套13、线轴15、线轴固定轴17、可调式摩擦张力器19、固定线轴的螺母16、约束钢丝或钢丝绳的线钩20、定位销轴18组成。
在L型弯板14的两个边上，一边安装有线轴固定轴17，用于固定线轴15，另一边安装有轴套13，使弯板14连接到减速器10上，形成两个悬臂结构，使线轴在沿线轴固定轴向旋转放线的同时，可以沿与减速器连接的轴套13的轴向旋转，将捻度放掉。
在线轴15安装时，将螺母16旋下，将线轴15插在线轴固定轴17上，将线轴上的定位孔对正插入定位销18后，旋紧螺母16即可。
使用中，线轴15上的钢丝或钢丝绳通过线钩拉出，在销轴18的作用下，带动线轴固定轴一起转动，线轴固定轴连到可调摩擦张力器19的动摩擦盘转动，通过调节与定摩擦盘的压力，就可以方便的调整钢丝或钢丝绳线的导出张力。同时在减速器的带动下，沿轴套13的轴向，将缠绕中产生的捻度释放。
3)动力传动机构
如图2所示，线绳导开装置的销捻动力，由变频电机12通过带轮7、传动带8、减速器带轮9和传动轴11，传递到每个减速器10，由减速器带动线轴总成旋转工作，完成销捻的动力输出。
用一个变频器，可以控制需要的若干个电机，根据主机的旋转，由PLC将检测数据，经输入角度，按照计算公式，算出捻度的转数，输出给变频器和电机，进行相应方向的旋转和转数。
实施例1：采用上述机构，其中线绳导开支架16个镶在移动车上，缠绕软管不动，移动车行走，每个线绳导开支架上有两列的带摩擦装置的线轴总成，每列包括5个带摩擦装置的线轴总成，由1个变频电机为10个带摩擦装置的线轴总成提供放捻动力。10个带摩擦装置的线轴总成工作时的旋转角度或旋转速度一致。当线绳与缠绕软管之间的角度是30°时，根据公式X＝cosα，计算得其捻度为0.866,即软管芯棒每旋转一转，钢丝或钢丝绳的捻度为0.866转，要完全消除该捻度，线绳导开支架上带摩擦装置的线轴总成要主动放捻0.866转。移动车上的16个线绳导开支架，共160个线轴总成，由PLC将该数据输送给变频器，由变频器控制16个变频电机，由每个变频电机带动线绳导开机构中的10个带摩擦装置的线轴总成进行与捻度转数相对应的旋转放线。变频电机通过带轮、传动带、减速器带轮和传动轴，传递到每个减速器，由减速器带动线轴总成旋转工作，完成销捻的动力输出。这样移动车上的16个线绳导开支架，160个线轴总成按同一方向，根据主轴每转，销捻0.866转数消除缠绕带来的捻度。
实施例2：采用上述机构，20个线绳导开支架设置在固定框架机构上，每个线绳导开支架在支架框上下各有可以在其上旋转的轴头转动，工作时，线绳导开机构不动，被缠绕软管移动，20个线绳导开支架上带摩擦装置的线轴总成200个，由20个变频电机为200个带摩擦装置的线轴总成提供放捻动力。线绳与缠绕软管之间的角度是75°，根据公式X＝cosα，计算得其捻度为0.2588,即软管芯棒每旋转一转，钢丝或钢丝绳的捻度为0.2588转，要完全消除该捻度，线绳导开支架上带摩擦装置的线轴总成要主动放线0.2588转。由PLC将该数据输送给变频器，变频器控制20个变频电机，20个由变频电机带动线绳导开机构中的200个带摩擦装置的线轴总成进行与捻度转数相对应的旋转放线。变频电机通过带轮、传动带、减速器带轮和传动轴，传递到每个减速器，由减速器带动线轴总成旋转工作，完成销捻的动力输出。
这样移动车上的20个线绳导开支架，200个线轴总成按同一方向，根据主轴每转，销捻0.2588转数消除缠绕带来的捻度。
实施例3：采用上述机构，23个线绳导开支架设置在固定机构上，每个线绳导开支架在支架框上下各有可以在其上旋转的轴头转动，工作时，线绳导开机构不动，被缠绕软管移动，每个线绳导开支架上带摩擦装置的线轴总成10个，由1个变频电机为10个带摩擦装置的线轴总成提供放捻动力。线绳与缠绕软管之间的角度是54°44’，根据公式X＝cosα，计算得其捻度为0.5774,即软管芯棒每旋转一转，钢丝或钢丝绳的捻度为0.5774转，要完全消除该捻度，线绳导开支架上带摩擦装置的线轴总成要主动放线0.5774转。由PLC将该数据输送给变频器，变频器控制23个变频电机，由变频电机带动线绳导开机构中的230个带摩擦装置的线轴总成进行与捻度转数相对应的旋转放线。这样移动车上的230个线绳导开支架，230个线轴总成按同一方向，根据主轴每转，销捻0.5744转数消除缠绕带来的捻度。变频电机通过带轮、传动带、减速器带轮和传动轴，传递到每个减速器，由减速器带动线轴总成旋转工作，完成销捻的动力输出。
本发明中，线绳导开机构组装的数量可以根据产品需要而确定，实际生产中根据产品工艺设计，随时调整线绳与缠绕软管之间的角度，调整所挂线轴的数量，由PLC随时调整输送给动力传动机构的数据，从而调整带摩擦装置的线轴总成进行与捻度转数相对应的旋转放线，达到主动完全的放捻。这样就可以完全将线绳缠绕过程中产生的捻度即时释放。
Claims (9)
1.一种线绳导开装置，用于软管上缠绕线绳捻度的导开，包括动力传动机构和线绳导开机构；其中，线绳导开机构包括若干个可以转动的线绳导开支架，线绳导开支架上安装有若干个带摩擦装置的线轴总成，带摩擦装置的线轴总成在动力传动机构的作用下旋转放线；其特征在于：带摩擦装置的线轴总成(3)包括弯板(14)、与动力传动机构连接的轴套(13)、线轴(15)、线轴固定轴(17)、可调式摩擦张力器(19)、约束钢丝或钢丝绳的线钩(20)，弯板(14)的一边安装有线轴固定轴(17)，线轴固定轴(17)连接到可调式摩擦张力器(19)上，线轴固定轴 (17) 上安装线轴(15)，弯板(14)的另一边安装轴套(13)，使弯板(14)连接到减速器(10)上，形成两个悬臂结构，使线轴(15)在沿线轴固定轴(17)旋转放线的同时，沿与减速器(10)连接的轴套(13)的轴向旋转，将捻度放掉。
2.根据权利要求1所述的一种线绳导开装置，其特征在于：线绳导开机构设置在移动机构上或设置在固定机构上，每个线绳导开支架在支架框上下各有可以在其上旋转的轴头转动。
3.根据权利要求1所述的一种线绳导开装置，其特征在于：动力传动机构包括变频电机(12)，变频电机(12)通过电机带轮(7)、齿形传动带(8)、减速器带轮(9)和传动轴(1)，传递到每个减速器(10)，由减速器(10)带动带摩擦装置的线轴总成(3)旋转工作，完成消除捻度的动力输出。
4.根据权利要求3所述的一种线绳导开装置，其特征在于：线绳导开支架上根据需要可以设置若干个带摩擦装置的线轴总成，若干个带摩擦装置的线轴总成的旋转角度或旋转速度相同，由1个动力机构为若干个带摩擦装置的线轴总成提供放捻动力。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种线绳导开装置，其特征在于：线绳导开机构的数量可以为多个，其数量根据产品需要而确定。
6.根据权利要求5所述的一种线绳导开装置，其特征在于：带摩擦装置的 线轴总成的数量根据产品需要而确定。
7.根据权利要求6所述的一种线绳导开装置，其特征在于：每个线绳导开机构上安装有10个带摩擦装置的线轴总成。
8.根据权利要求1所述的线绳导开装置的导开方法，其特征在于：首先根据缠绕线绳与软管芯棒的夹角，由检测系统检测出软管芯棒的转数，根据计算公式将缠绕过程产生的捻度的转数,由PLC输送给动力传动机构，由动力传动机构带动线绳导开机构中的带摩擦装置的线轴总成进行与捻度转数相对应的旋转放线。
9.根据权利要求8所述的线绳导开装置的导开方法，其特征在于：夹角计算公式为X＝cosα，其中，α为线绳与缠绕软管的之间的锐角夹角，α的范围为30°～75°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: The invention relates to a wire rope guiding device and a guiding method thereof Effective date of registration: 20211116 Granted publication date: 20150715 Pledgee: Yantai Taiyue Fluid Technology Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG YUELONG RUBBER AND PLASTIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980012505 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220607 Granted publication date: 20150715 Pledgee: Yantai Taiyue Fluid Technology Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG YUELONG RUBBER AND PLASTIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980012505 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A wire rope guide device and its guide method Effective date of registration: 20221104 Granted publication date: 20150715 Pledgee: Shandong Laizhou Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pinglidian Sub branch Pledgor: SHANDONG YUELONG RUBBER AND PLASTIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980020841 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 261414 resident of Pinglidian Town, Laizhou City, Yantai City, Shandong Province Patentee after: Shandong Yuelong Rubber Technology Co.,Ltd. Address before: 261414 Pinglidian Town, Laizhou City, Yantai City, Shandong Province Patentee before: SHANDONG YUELONG RUBBER AND PLASTIC TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20150715 Pledgee: Shandong Laizhou Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pinglidian Sub branch Pledgor: SHANDONG YUELONG RUBBER AND PLASTIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980020841 |