CN109829999A - 一种筐篮式成绳机股绳计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种筐篮式成绳机股绳计算方法，对成绳机在放线过程中的卷径变化进行了详细分析，提出了成绳机在放卷过程中使用的股绳交叉缠绕模型；建立了股绳排列层数n分别为偶数和奇数时股绳缠绕的填充系数λ₁和λ₂的计算方法和放线轮轴线瞬间半径D(t)的计算方法；通过确定股绳缠绕的填充系数以及卷径即放线轮轴线瞬间半径与时间所成的非线性函数关系，从而实现成绳机在放卷过程中股绳张力的精确控制。进而提高钢绳捻制的质量，延长钢绳的使用寿命。

Description

一种筐篮式成绳机股绳计算方法

技术领域

本发明涉及钢绳成绳机匀速放线过程中股绳张力控制技术领域，特别涉及一种筐篮式成绳机股绳计算方法。

背景技术

钢丝绳是由若干根钢丝或绳股按照一定的规则捻制而成的螺旋状的钢丝束。经研究分析发现，钢丝绳捻制过程中钢丝或绳股的张力控制对钢丝绳的质量具有重要的影响。筐篮式成绳机是钢丝绳生产中的主要设备，在进行绳股放卷的过程中，卷径会随着放卷的进行而不断减小，即卷径与放卷时间具有一定的函数关系，卷径的变化直接导致了股绳线速度和股绳张力的变化。因此，在实现成绳机股绳卷绕过程的恒张力控制中，准确确定股绳缠绕的填充系数和卷径即放线轮轴线瞬间半径显得尤为重要。

现有技术中，专利CN 2007101592586涉及一种保持钢丝绳捻制时各绳股张力均衡的方法及装置，该专利主要设计了手动液压阻尼装置，可改变线盘轮上的运动阻力，但并未涉及绳股张力的精确控制方法。目前，有两种卷径计算方法，它们分别是基于速度检测的卷径计算方法和基于外部测量元件的直接测量方法，但均受限于价格和安装空间的原因，无法实现快速测量卷径的大小。本发明提出了根据放卷时间和卷径模型自动完成卷径计算的新方法，即根据股绳交叉缠绕模型和放线工作时间建立卷径与时间之间的函数关系，再通过控制器内部程序算法计算出任意时刻的卷径大小。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种筐篮式成绳机股绳计算方法，通过确定股绳缠绕的填充系数以及卷径即放线轮轴线瞬间半径与时间所成的非线性函数关系，从而实现成绳机在放卷过程中股绳张力的精确控制。进而提高钢绳捻制的质量，延长钢绳的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种筐篮式成绳机股绳计算方法，包括股绳缠绕填充系数计算和股绳卷径计算，通过确定股绳缠绕的填充系数以及卷径即放线轮轴线瞬间半径与时间所成的非线性函数关系，从而实现成绳机在放卷过程中股绳张力的精确控制。包括如下步骤：

步骤一、建立股绳交叉缠绕模型，设有m列n行钢丝绳交叉缠绕排列，股绳直径b是均匀的，则在理想情况下，即窗口长l₁＝m×b，窗口宽l₂＝(n-1)×b×sin60°+b，m是股绳缠绕在放线轮上每层的匝数，n是股绳排列的层数；

放线轮卷绕的最大直径为D_max，放线轮卷绕的最小直径为D_min，放线轮内缘间距为B。根据股绳交叉缠绕模型的排列情况可得：

层数为：

奇数层匝数为：

偶数层匝数为：

式(1)-(3)中：“[]”代表取整数；

步骤二、计算股绳缠绕填充系数：

1)当层数n为偶数时，则n/2-1层的每层为m匝，n/2层的每层为m-1匝。则窗口面积S为：

S＝l₁×l₂＝m×b²+m×(n-1)×b²×sin60° (4)

则股绳总面积Q为：

则股绳在放线轮中的填充系数即股绳缠绕的填充系数为：

2)当层数n为奇数时，则窗口面积S为：

S＝m×b²+m×(n-1)×b²×sin60° (7)

则股绳总面积Q为：

则股绳在放线轮中的填充系数即股绳缠绕的填充系数为：

步骤三、计算股绳股绳卷径：

第i层的直径为：

D_i＝D_max-(2i+1)b (10)

第i层卷绕的长度为：

L_i＝π[nD_max-n(2i+1)b] (11)

在恒张力放线过程中，放线股绳的线速度即放线速度v是恒定的，则在工作时间t时的卷径即放线轮轴线瞬间半径D(t)为：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)对成绳机在放线过程中的卷径变化进行了详细分析，主要阐述了成绳机在放卷过程中使用的股绳交叉缠绕模型；

(2)建立了股绳排列层数n分别为偶数和奇数时股绳缠绕的填充系数λ₁和λ₂的计算方法；

(3)建立了放线轮轴线瞬间半径D(t)的计算方法；

(4)在筐篮式成绳机放线张力控制系统中，对放线轮施加一个可变的制动力矩，可使其满足受力平衡的条件，以达到控制股绳张力大小的目的。而λ₁和λ₂以及D(t)计算方法的建立，为放线轮自重产生的摩擦力矩的计算提供了可靠依据，也为放线轮制动力矩的计算提供了可靠依据，从而为保证各个股绳的张力恒定，进而为实现放线轮的匀速放线和成绳机的自动控制打下基础。进而提高钢绳捻制的质量，延长钢绳的使用寿命。

附图说明

图1为筐篮式成绳机股绳缠绕模型示意图；

图2为放卷卷径与放卷时间的关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

一种筐篮式成绳机股绳计算方法，包括股绳缠绕填充系数计算和股绳卷径计算，通过确定股绳缠绕的填充系数以及卷径即放线轮轴线瞬间半径与时间所成的非线性函数关系，从而实现成绳机在放卷过程中股绳张力的精确控制。包括如下步骤：

步骤一、建立股绳交叉缠绕模型，设有m列n行钢丝绳交叉缠绕排列，股绳直径b是均匀的，则在理想情况下，即窗口长l₁＝m×b，窗口宽l₂＝(n-1)×b×sin60°+b，m是股绳缠绕在放线轮上每层的匝数，n是股绳排列的层数；

放线轮卷绕的最大直径为D_max，放线轮卷绕的最小直径为D_min，放线轮内缘间距为B。根据股绳交叉缠绕模型的排列情况可得：

层数为：

奇数层匝数为：

偶数层匝数为：

式(1)-(3)中：“[]”代表取整数；

步骤二、计算股绳缠绕填充系数：

1)当层数n为偶数时，则n/2-1层的每层为m匝，n/2层的每层为m-1匝。则窗口面积S为：

S＝l₁×l₂＝m×b²+m×(n-1)×b²×sin60° (4)

则股绳总面积Q为：

则股绳在放线轮中的填充系数即股绳缠绕的填充系数为：

2)当层数n为奇数时，则窗口面积S为：

S＝m×b²+m×(n-1)×b²×sin60° (7)

则股绳总面积Q为：

则股绳在放线轮中的填充系数即股绳缠绕的填充系数为：

步骤三、计算股绳股绳卷径：

第i层的直径为：

D_i＝D_max-(2i+1)b (10)

第i层卷绕的长度为：

L_i＝π[nD_max-n(2i+1)b] (11)

在恒张力放线过程中，放线股绳的线速度即放线速度v是恒定的，则在工作时间t时的卷径即放线轮轴线瞬间半径D(t)为：

筐篮式成绳机股绳缠绕模型如图1所示，成绳机采用的是缠绕式放线结构，设有m＝20列，n＝15行钢丝线交叉缠绕排列。股绳线速度v为0.2m/s，放线轮卷绕的最大直径D_max为480mm，股绳直径b为33mm，则当股绳排列层数n为奇数时，股绳缠绕的填充系数λ₂为：

放线轮轴线瞬间半径D(t)为：

经过计算会得出放卷卷径和放卷时间的近似线性关系，如图2所示。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (1)

1.一种筐篮式成绳机股绳计算方法，包括股绳缠绕填充系数计算和股绳卷径计算，通过确定股绳缠绕的填充系数以及卷径即放线轮轴线瞬间半径与时间所成的非线性函数关系，从而实现成绳机在放卷过程中股绳张力的精确控制；其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立股绳交叉缠绕模型，设有m列n行钢丝绳交叉缠绕排列，股绳直径b是均匀的，则在理想情况下，即窗口长l₁＝m×b，窗口宽l₂＝(n-1)×b×sin60°+b，m是股绳缠绕在放线轮上每层的匝数，n是股绳排列的层数；

放线轮卷绕的最大直径为D_max，放线轮卷绕的最小直径为D_min，放线轮内缘间距为B；根据股绳交叉缠绕模型的排列情况可得：

层数为：

奇数层匝数为：

偶数层匝数为：

式(1)-(3)中：“[]”代表取整数；

步骤二、计算股绳缠绕填充系数：

1)当层数n为偶数时，则n/2-1层的每层为m匝，n/2层的每层为m-1匝，则窗口面积S为：

S＝l₁×l₂＝m×b²+m×(n-1)×b²×sin60° (4)

则股绳总面积Q为：

则股绳在放线轮中的填充系数即股绳缠绕的填充系数为：

2)当层数n为奇数时，则窗口面积S为：

S＝m×b²+m×(n-1)×b²×sin60° (7)

则股绳总面积Q为：

则股绳在放线轮中的填充系数即股绳缠绕的填充系数为：

步骤三、计算股绳股绳卷径：

第i层的直径为：

D_i＝D_max-(2i+1)b (10)

第i层卷绕的长度为：

L_i＝π[nD_max-n(2i+1)b] (11)

在恒张力放线过程中，放线股绳的线速度即放线速度v是恒定的，则在工作时间t时的卷径即放线轮轴线瞬间半径D(t)为：