CN114348784A - 一种扭矩传递器及放丝束机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铺丝机技术领域,特别涉及一种扭矩传递器及放丝束机构。所述扭矩传递器包括支撑架、磁涡流机构和动摩擦机构;所述磁涡流机构包括磁涡流定子和磁涡流转子,所述磁涡流转子嵌设在磁涡流定子的轴心处,可在磁涡流定子内转动。本发明采用的扭矩传递器是结合了磁涡流机构和动摩擦机构的复合机构。在匀速时,两种机构都是不产生圆周运动方向波动力的均匀传递扭矩机构。在变速时,这两种机构可以相互弥补各自的扭矩不足问题。还解决了设计空间狭小,同时传递力可调的问题,满足了衬纸剥离力的无周向波动,可调节剥离力大小的使用工况。
Description
技术领域
本发明属于铺丝机技术领域,特别涉及一种扭矩传递器及放丝束机构。
背景技术
铺丝机是用于制造大型复杂复合材料构件的自动铺放成型装备。能满足航空系统的复合材料铺放制造需求,而且还能广泛应用到航天、船舶、风电、高铁以及汽车等其他行业,应用广泛,市场前景非常好。
铺丝机的核心构件—纱箱,其作用是为铺丝头存储用于铺放的碳纤维丝束。在铺丝过程中,需要实现进行放丝和丝束张力控制等功能。而丝束张力控制中要求,将缠绕在丝束卷中的衬纸在出丝前进行剥离和缠绕收集。在收集衬纸时,要保证收卷衬纸的力量稳定可控,而且不能影响碳纤维丝束出丝的张力控制。
现有的丝束衬纸连轴器采用磁吸传递扭矩,通过调节轴向啮合尺寸来控制传递扭矩。由于磁铁吸附传递中有磁级换项磁力波动变化,致使在旋转一圈中扭矩传动产生多次周向波动,而这种波动随速度和磁力的增加会严重影响碳纤维丝束张力的控制。张力太大会致使衬纸剥断;而张力太小,在启动时会出现无法剥离衬纸,或在停转时,衬纸轴过度旋转而引起衬纸不卷轴的乱飞。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种扭矩传递器,所述扭矩传递器包括支撑架、磁涡流机构和动摩擦机构;
所述磁涡流机构包括磁涡流定子和磁涡流转子,所述磁涡流转子嵌设在磁涡流定子的轴心处,可在磁涡流定子内转动;
所述动摩擦机构包括动摩擦定子、动摩擦转子和动摩擦弹簧;所述动摩擦定子通过法兰盘固定安装在磁涡流定子的一侧,与磁涡流定子同轴设置;所述动摩擦转子固定套设在磁涡流转子的一端上,且所述动摩擦转子嵌设在动摩擦定子的内部,可相对动摩擦定子转动;在所述动摩擦转子的一端螺接有压盖,所述压盖、动摩擦定子、法兰盘和动摩擦转子之间构成空腔,所述动摩擦弹簧位于所述空腔内,且动摩擦弹簧可分别与压盖、动摩擦定子、法兰盘和动摩擦转子抵触。
进一步的,所述磁涡流定子为圆筒状,采用导电系数高的金属;
所述磁涡流转子包括强力铷磁铁条和铝轴,所述强力铷磁铁条粘接在铝轴上,所述动摩擦转子固定套设在铝轴的一端上。
本发明还提供了一种放丝束机构,其特征在于,所述放丝束机构包括丝束轴组件、收衬纸轴组件和固定架;
所述丝束轴组件包括第一传动轮和丝束轴,所述第一传动轮通过轴承转动安装在固定架的一侧,所述丝束轴通过轴承转动安装在安装在固定架的另一侧,且第一传动轮与丝束轴同轴设置,且第一传动轮与丝束轴相邻一端固定连接;
所述收衬纸轴组件包括第一传动轮、收衬纸轴和扭矩传递器;所述第一传动轮通过轴承转动安装在固定架的一侧,所述收衬纸轴通过轴承转动安装在固定架的另一侧;所述丝束轴和收衬纸轴位于固定架的同一侧;所述第一传动轮和第二传动轮位于固定架的同一侧,且通过传动带传动连接;
所述扭矩传递器的一端与第一传动轮传动连接,所述扭矩传递器的另一端通过连接轴与收衬纸轴的一端传动连接;所述第一传动轮、连接轴与收衬纸轴同轴设置。
进一步的,所述扭矩传递器中的磁涡流定子和动摩擦定子,均与所述第一传动轮固定连接,可随第一传动轮转动;
所述扭矩传递器中的磁涡流转子的一端,通过连接轴与收衬纸轴的一端固定连接。
进一步的,所述放丝束机构还包括浮动轴组件和动力摩擦轴组件;所述浮动轴组件和动力摩擦轴组件均安装在固定架上;
所述收衬纸轴、浮动轴组件和动力摩擦轴组均位于丝束轴的同一侧,且所述浮动轴组件位于动力摩擦轴组件和丝束轴之间。
进一步的,所述浮动轴组件包括浮动轴和浮动轴弹簧,所述浮动轴安装在浮动弹簧上方,所述浮动弹簧的下端固定安装在固定架上。
进一步的,所述浮动轴组件的两侧安装有第一固定轴和第二固定轴,所述第一固定轴和第二固定轴均安装在固定架上。
进一步的,所述动力摩擦轴组件包括七组摩擦轴,所述摩擦轴均安装在固定架上,所述摩擦轴由电机通过皮带传动连接。
进一步的,所述动力摩擦轴组件的两侧均安装有第三固定轴,所述第三固定轴均安装在固定架上。
本发明的有益效果是:本发明采用的扭矩传递器是结合了磁涡流机构和动摩擦机构的复合机构。在匀速时,两种机构都是不产生圆周运动方向波动力的均匀传递扭矩机构。在变速时,这两种机构可以相互弥补各自的扭矩不足问题。还解决了设计空间狭小,同时传递力可调的问题,满足了衬纸剥离力的无周向波动,可调节剥离力大小的使用工况。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例的放丝束机构的结构分布示意图;
图2示出了本发明实施例的丝束轴组件、收衬纸轴组件的结构示意图;
图3示出了本发明实施例的扭矩传递器的结构示意图。
图中:1-固定架;2-第一传动轮;3-第二传动轮;4-扭矩传递器;5-传动带;6-丝束轴;7-收衬纸轴;8-支撑架;9-磁涡流定子;10-磁涡流转子;11-动摩擦定子;12-动摩擦转子;13-动摩擦弹簧;14-压盖;15-连接轴;16-丝束;17-衬纸;18-第一固定轴;19-浮动轴;20-浮动轴弹簧;21-第二固定轴;22-摩擦轴;23-第三固定轴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种放丝束机构,示例性的,如图1和图2所示,所述放丝束机构包括丝束轴组件、收衬纸轴组件;所述丝束轴组件和收衬纸轴组件均安装在固定架1上,且所述丝束轴组件、收衬纸轴组件通过传动带5传动连接。
具体的,如图1所示,所述丝束轴组件包括第一传动轮3和丝束轴6,所述第一传动轮3通过轴承转动安装在固定架1的一侧,所述丝束轴6通过轴承转动安装在安装在固定架1的另一侧,且第一传动轮3与丝束轴6同轴设置,第一传动轮3与丝束轴6相邻一端固定连接,所述第一传动轮3可与丝束轴6同步转动。所述丝束轴6用于缠绕待分离衬纸的丝束。
所述收衬纸轴组件包括第一传动轮2、收衬纸轴7和扭矩传递器4;所述第一传动轮2通过轴承转动安装在固定架1的一侧,所述收衬纸轴7通过轴承转动安装在固定架1的另一侧;所述丝束轴6和收衬纸轴7位于固定架1的同一侧,收衬纸轴7负责将丝束轴6上剥离下的衬纸17进行缠绕回收;所述第一传动轮2和第二传动轮3位于固定架1的同一侧,且通过传动带5传动连接;所述扭矩传递器4的一端与第一传动轮2传动连接,所述扭矩传递器4的另一端通过连接轴15与收衬纸轴7的一端传动连接;所述第一传动轮2、连接轴15与收衬纸轴7同轴设置。
收衬纸轴7和丝束轴6通过传动带5传动连接,丝束轴6对应的第二传动轮3,比收衬纸轴7对应的第一传动轮2直径大。因此在放丝过程中,由于要剥离的衬纸17和丝束16的线速度是一样的,所以收衬纸轴7的转速要比丝束轴6的转速快。如果收衬纸轴7的转速与要求的线速度不匹配,就会增大收衬纸轴7的转速,从而增大收卷衬纸17的张力。而收卷衬纸17的张力过大,会导致丝束16的张力增大,甚至导致衬纸17拉断。为了避免这种情况的发生,本发明在衬纸轴上设计了扭矩传递器。扭矩传递器是能在定子和转子有相对运动中传递扭矩的作用。这样就可以避免因线速度一致而转速不同引起的张力过大问题。
具体的,如图3所示,所述扭矩传递器4包括支撑架8、磁涡流机构和动摩擦机构。所述支撑架8固定安装在固定架1上,所述第一传动轮2通过轴承转动安装在支撑架8上。
所述磁涡流机构包括磁涡流定子9和磁涡流转子10。其中,所述磁涡流定子9为圆筒状,采用导电系数高的金属制造,例如纯铜;所述磁涡流定子9与第一传动轮2固定连接,可随第一传动轮2转动。所述磁涡流转子10包括强力铷磁铁条和铝轴,所述强力铷磁铁条粘接在铝轴上。所述磁涡流转子10嵌设在磁涡流定子9轴心处,可在磁涡流定子9内转动。所述铝轴的一端通过连接轴15与收衬纸轴7的一端固定连接。当磁涡流转子10旋转时,就可以形成旋转磁场,旋转磁场在磁涡流定子9上产生楞次定律现象。结合工作转速,通过磁铁强度、磁铁尺寸、转子和定子之间的间隙合理选取,可设计出满足传递扭矩的磁涡流机构。
需要说明的是,在装配时,还可通过调节磁涡流定子9和磁涡流转子10的轴向安装尺寸,改变传递扭矩的大小。
磁涡流机构是用旋转的永磁铁磁场在导体套中产生楞次定律现象(即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化),从而形成阻力矩,该阻力矩就可用于扭矩传递。由于磁涡流机构产生的阻力矩是随速度变化,因而在匀速转动时是没有周向波动,在加速和减速中会随的速度变化均匀改变阻力矩,不会产生磁吸那种突变波动。同时,由于加减速时的速度差较大,磁涡流机构会产生相比匀速更大的阻力矩,正好适合收衬纸轴启动时要增力旋转,停止时要增加旋转阻力的工况要求。
所述动摩擦机构包括动摩擦定子11、动摩擦转子12和动摩擦弹簧13,所述动摩擦定子11安装在第一传动轮2的内部,所述动摩擦定子11通过法兰盘固定安装在磁涡流定子9的一侧,与磁涡流定子9同轴设置,也可随第一传动轮2转动。所述动摩擦转子12固定套设在磁涡流转子10的铝轴一端上实现两转子同步旋转,且所述动摩擦转子12嵌设在动摩擦定子11的内部,可相对动摩擦定子11转动。在动摩擦转子12的一端螺接有压盖14,所述压盖14、动摩擦定子11、法兰盘和动摩擦转子12之间构成空腔,所述动摩擦弹簧13位于所述空腔内,且动摩擦弹簧13可分别与压盖14、动摩擦定子11、法兰盘和动摩擦转子12抵触。通过调节压盖14在动摩擦转子12上的轴向尺寸,可控制动摩擦弹簧13的压紧力,进而调整摩擦扭矩。
动摩擦机构是利用两接触面有相对运动的动摩擦力原理进行扭矩传递。通过弹簧调节两摩擦面的正向压力实现动摩擦力可调。
由于所使用的空间有限,磁铁和铜套尺寸不能太大,在低速时所设计的磁涡流机构扭矩较小,动摩擦机构正好可以补充这个缺陷。在高速时动摩擦机构因摩擦发热,其传递扭矩会急速下降,而磁涡流机构的传递扭矩会随转速增加而增大,可起到弥补动摩擦机构的扭矩损失。
进一步的,如图1所示,所述放丝束机构还包括浮动轴组件和动力摩擦轴组件,所述浮动轴组件和动力摩擦轴组件均安装在固定架1上。所述丝束轴组件、浮动轴组件和动力摩擦轴组件通过丝束16传动连接。
具体的,所述浮动轴组件包括浮动轴19和浮动轴弹簧20,所述浮动轴20安装在浮动弹簧20上方,可上下移动。所述浮动弹簧20的下端固定安装在固定架1上。所述动力摩擦轴组件包括七组但不限于七组的摩擦轴22,所述摩擦轴22均安装在固定架1上,所述摩擦轴22由电机带动皮带同步传动,可进行匀速转动。所述浮动轴组件的两侧安装有第一固定轴18和第二固定轴21;所述动力摩擦轴组件的两侧均安装有第三固定轴23;所述第一固定轴18、第二固定轴21和第三固定轴均安装在固定架1上。
需要说明的是,所述放丝束机构中的固定轴数量和安装位置,可根据实际需要进行调整,此处仅为示例性说明。
在进行铺丝工作时,缠绕在丝束轴6上的待分离衬纸的丝束,会分离出丝束16和衬纸17。衬纸17会卷绕在收衬纸轴7;丝束16会依次通过第一固定轴18、浮动轴19、第二固定轴21、第一组第三固定轴、七组摩擦轴22和第二组第三固定轴。电机带动摩擦轴22转动,丝束16缠绕在摩擦轴22上,受摩擦力作用产生丝束张力。该摩擦力作为丝束牵引力,通过丝束16带动浮动轴19、固定轴和丝束轴6转动。丝束轴6通过传动带5带动收衬纸轴7转动。当丝束轴6受到丝束牵引力而旋转时,浮动轴19是可以上下移动的。当丝束张力增大时浮动轴19会向上移动增加弹簧力来平衡;当丝束张力减小恢复后,在弹簧力的作用下浮动轴19下移来平衡丝束张力。
本发明实施例提出放丝束机构在实现剥离衬纸的同时,能够对丝束提供合理张力控制。具体来讲,所述扭矩传递器是结合了磁涡流机构和动摩擦机构的复合机构。在匀速时,两种机构都是不产生圆周运动方向波动力的均匀传递扭矩机构。在变速时,这两种机构可以相互弥补各自的扭矩不足问题。还解决了设计空间狭小,同时传递力可调的问题,满足了衬纸剥离力的无周向波动,可调节剥离力大小的使用工况。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种扭矩传递器,其特征在于,所述扭矩传递器包括支撑架(8)、磁涡流机构和动摩擦机构;
所述磁涡流机构包括磁涡流定子(9)和磁涡流转子(10),所述磁涡流转子(10)嵌设在磁涡流定子(9)的轴心处,可在磁涡流定子(9)内转动;
所述动摩擦机构包括动摩擦定子(11)、动摩擦转子(12)和动摩擦弹簧(13);所述动摩擦定子(11)通过法兰盘固定安装在磁涡流定子(9)的一侧,与磁涡流定子(9)同轴设置;所述动摩擦转子(12)固定套设在磁涡流转子(10)的一端上,且所述动摩擦转子(12)嵌设在动摩擦定子(11)的内部,可相对动摩擦定子(11)转动;在所述动摩擦转子(12)的一端螺接有压盖(14),所述压盖(14)、动摩擦定子(11)、法兰盘和动摩擦转子(12)之间构成空腔,所述动摩擦弹簧(13)位于所述空腔内,且动摩擦弹簧(13)可分别与压盖(14)、动摩擦定子(11)、法兰盘和动摩擦转子(12)抵触。
2.根据权利要求1所述的一种扭矩传递器,其特征在于,所述磁涡流定子(9)为圆筒状,采用导电系数高的金属;
所述磁涡流转子(10)包括强力铷磁铁条和铝轴,所述强力铷磁铁条粘接在铝轴上,所述动摩擦转子(12)固定套设在铝轴的一端上。
3.一种放丝束机构,其特征在于,所述放丝束机构包括丝束轴组件、收衬纸轴组件和固定架(1);
所述丝束轴组件包括第一传动轮(3)和丝束轴(6),所述第一传动轮(3)通过轴承转动安装在固定架(1)的一侧,所述丝束轴(6)通过轴承转动安装在安装在固定架(1)的另一侧,且第一传动轮(3)与丝束轴(6)同轴设置,且第一传动轮(3)与丝束轴(6)相邻一端固定连接;
所述收衬纸轴组件包括第一传动轮(2)、收衬纸轴(7)和扭矩传递器(4);所述第一传动轮(2)通过轴承转动安装在固定架(1)的一侧,所述收衬纸轴(7)通过轴承转动安装在固定架(1)的另一侧;所述丝束轴(6)和收衬纸轴(7)位于固定架(1)的同一侧;所述第一传动轮(2)和第二传动轮(3)位于固定架(1)的同一侧,且通过传动带(5)传动连接;
所述扭矩传递器(4)的一端与第一传动轮(2)传动连接,所述扭矩传递器(4)的另一端通过连接轴(15)与收衬纸轴(7)的一端传动连接;所述第一传动轮(2)、连接轴(15)与收衬纸轴(7)同轴设置。
4.根据权利要求3所述的一种放丝束机构,其特征在于,所述扭矩传递器(4)中的磁涡流定子(9)和动摩擦定子(11),均与所述第一传动轮(2)固定连接,可随第一传动轮(2)转动;
所述扭矩传递器(4)中的磁涡流转子(10)的一端,通过连接轴(15)与收衬纸轴(7)的一端固定连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种放丝束机构,其特征在于,所述放丝束机构还包括浮动轴组件和动力摩擦轴组件;所述浮动轴组件和动力摩擦轴组件均安装在固定架(1)上;
所述收衬纸轴(7)、浮动轴组件和动力摩擦轴组均位于丝束轴(6)的同一侧,且所述浮动轴组件位于动力摩擦轴组件和丝束轴(6)之间。
6.根据权利要求5所述的一种放丝束机构,其特征在于,所述浮动轴组件包括浮动轴(19)和浮动轴弹簧(20),所述浮动轴(19)安装在浮动弹簧(20)上方,所述浮动弹簧(20)的下端固定安装在固定架(1)上。
7.根据权利要求6所述的一种放丝束机构,其特征在于,所述浮动轴组件的两侧安装有第一固定轴(18)和第二固定轴(21),所述第一固定轴(18)和第二固定轴(21)均安装在固定架(1)上。
8.根据权利要求5所述的一种放丝束机构,其特征在于,所述动力摩擦轴组件包括七组摩擦轴(22),所述摩擦轴(22)均安装在固定架(1)上,所述摩擦轴(22)由电机通过皮带传动连接。
9.根据权利要求8所述的一种放丝束机构,其特征在于,所述动力摩擦轴组件的两侧均安装有第三固定轴(23),所述第三固定轴均安装在固定架(1)上。
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