CN201132940Y - 主缆缠丝机 - Google Patents
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Abstract
主缆缠丝机，涉及一种在悬索桥主缆上密匝缠绕镀锌软钢丝的装置。主缆缠丝机由主机，前、后夹持架，导向梁组成。本实用新型主机与夹持架可交替在主缆上走行；主机的旋转速度与走行速度可无级调速，精确匹配，能密匝缠丝；旋转齿圈有活动门，索夹和悬索便于通过，走行轮能自动跨越索夹；本主缆缠丝机缠丝张力稳定、大小可调、调控方便、缠丝效率高、质量好，适于不同工况下缠丝，操作容易、安全可靠。本实用新型主要用在悬索桥架设后期作主缆防腐，然后密匝缠绕镀锌软钢丝，形成永久保护层，主缆使用寿命长。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种在悬索桥主缆上密匝缠绕镀锌软钢丝的装置。
背景技术
悬索桥符合现代桥梁大跨、重载、美观的发展方向，由于主缆是悬索桥的主体结构，其防护尤显重要，主缆防护的传统做法是先涂不干性防腐膏，再密匝缠丝，最后油漆。故主缆缠丝机是悬索桥安装施工的主要专用设备。以往国外有类似设备但因价格高昂，功能不全而使研制者下决心研制国产设备，其结构、功能均以达到或优于国际先进设备为目标，经十几年努力，终于研制出主缆缠丝机，并成功地应用于国内多座特大悬索桥施工中。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现状，旨在提供一种悬索桥主缆缠丝防护的主缆缠丝机及其缠丝方法。
本发明目的的实现方式为，主缆缠丝机，由主机、前、后夹持架、导向梁四大部分组成，
主机的机架1是一个门型下开口框架，机架横梁和前立柱上安装大齿圈托辊，旁侧立柱上安装4套夹紧机构7，顶面两侧安装传动系统3、4，正中安装走行机构6，两侧下方装有液压泵站5及工具箱，框架的开口处相应夹紧点的立柱下方有拉杆，导向梁8联结前、后夹持架，
传动机构的调频电机21联接行星齿轮减速器22，通过牙嵌离合器26联接前端传动装置23、小齿轮24与大齿圈12联接，前端传动装置23上有棘轮装置25，
大齿圈12端面上安装缠丝机构2，大齿圈12开有跨越索夹的缺口，缺口处装连接板14、活动门13、锥销15，贮丝轮16是个卷丝筒，它的内孔两端及固定轴上装有摩擦轮，张紧装置17由两组摩擦轮及一个弹簧补偿装置18组成，端部缠丝附件19装在大齿圈(12)上，用于索夹附近的主缆缠丝。
主缆缠丝机工作时，大齿圈的旋转运动带动其上的缠丝装置，双股镀锌软钢丝对主缆进行缠绕，以调频控制旋转及走行电机转速，使缠丝与走行精确匹配，以速度反馈纠正偏差，实现密匝缠丝。
本实用新型有以下特点：
(1)主缠丝机和夹持架可沿主缆交替自行，作业范围可达主缆全程，不需要外部机构牵引，快速行走机构，大幅度提高了作业效率；
(2)遇到索夹和吊索，液压驱动，发送信号，自动跨越，能连续行走；
(3)旋转部分转速与走行速度自动匹配，做到缠丝一圈紧扣一圈，通过微调装置，可适应缠丝节距或直径公差的变化范围。
(4)缠丝时钢丝最大张力可达2.8KN，并可有效调节和固定；
(5)可缠丝主缆节间全程，通过端部缠丝附件，克服了索夹与齿圈间形成的死角，可缠丝至索夹端部，也克服了索夹两端嵌入缠丝的难题；
(6)操作容易，数字显示、一目了然，安全可靠。
主缠丝机适应直径为φ250～φ1200mm悬索桥主缆，主要用途是在悬索桥架设后期作主缆防腐，然后密匝缠绕镀锌软钢丝，形成永久保护层，延长悬索桥主缆使用寿命。
附图说明
图1a、b是主缠丝机构主、侧视图
图2是缠丝机构装置结构示意图
图3是主传动机构结构示意图
图4是走行机构结构示意图
图5是液压系统原理图
具体实施方式
参照图1a、b，主缠丝机由主机、前、后夹持架、导向梁四大部分组成。
各机构的作用及原理分述如下：
(1)主机：主机的机架1是一个门型下开口框架，由型钢和钢板拼焊而成。在它的横梁和前立柱上安装大齿圈托辊；其旁侧立柱上安装四套夹紧机构7；顶面两侧安装传动系统3、4，正中安装走行机构6。为使重心降低，机架两侧下方装有液压泵站5及工具箱。
框架的开口处相应夹紧点的立柱下方有拉杆，欲将主机夹紧时应先安装好拉杆再夹紧主机于主缆11上，但松开主机夹紧机构后，应拆下此拉杆，将其用在夹持架9上。
(2)夹紧机构：全机共有八套夹紧机构7，主机四套，前、后夹持架9各两套。夹紧为手动，辅以专用扳手，夹住手轮，两人一起使劲，使之至少产生80Kg-m的夹紧力矩。夹紧机构的基本结构是丝杆、螺母和闸瓦。
(3)传动机构：参照图3，主传动机构3由调频电机21驱动，额定功率15KW，在116～1450r.p.m范围内可调速，并采用行星齿轮减速器22减速。电机联接液压推杆制动器，使制动平稳无冲击。前端有牙嵌离合器26，联接前端传动装置与小齿轮23，然后传至大齿圈12，赋予缠丝的旋转运动。牙嵌离合器可控制大齿圈转与不转，以适应跨越索夹及悬索时齿圈活动缺口打开通过的要求。前端传动装置上有棘轮装置25，防止停车时因钢丝张力作用使齿圈反转，防止已缠好的丝松开。大齿圈旋转既可与走行动作匹配，亦可单独旋转，如在过索夹前齿圈位置调整及缠绕索夹端嵌入部分时就地转几圈。
(4)缠丝机构：参照图2，缠丝机构2安装在大齿圈12端面上，一靠大齿圈的旋转运动实现缠绕动作，二靠与旋转相匹配的走行速度实现排钢丝。“S”形断面钢丝的宽为7mm，但缠丝节距为4.5mm，即大齿圈转一圈，主机行走9mm，完全在机器的无级调速包容范围之内。本机采用双头缠丝方式，故齿圈上有两套相同的机构。
缠丝机构2包括有大齿圈12、贮丝轮16、张紧装置17，都装在大齿圈12端面上。对索夹端部缠丝，还设计有端部缠丝附件19。
A、大齿圈：大齿圈12既是传动元件，又是缠丝部件的载体。在跨越索夹时，齿圈为避开悬索，其上开有缺口，缺口处装活动门13，过夹时使缺口朝下，卸下锥销15，取下连接板14，打开活动门13。跨越索夹后再关上活动门13，装上连接板14和锥销15。
大齿圈的旋转运动带动其上的缠丝装置2，双股镀锌软钢丝20对主缆进行缠绕，以调频控制旋转及走行电机转速，使缠丝与走行精确匹配，以速度反馈纠正偏差，实现密匝缠丝。主机架在主缆上的走行及夹持架的走行为同一套传动机构，二者交替进行。缠丝的张紧力有可调机构，满足主缆不同施工阶段缠丝的张力值要求。
B、贮丝轮16的基本结构是个卷丝筒。它的内孔两端及固定轴上均装有摩擦轮，摩擦力依靠轴端螺母和弹簧调节。当钢丝在张紧装置上形成张力时，贮丝轮上的摩擦力只起“打稍”的作用(牵制作用)。贮丝轮贮丝量多些则节间钢丝接头少些，既缩短了接头的辅助时间，又提高了缠丝质量，故本机每个贮丝轮可预卷丝300Kg(两盘600Kg)，完全满足节间不接头或少接头的要求。
C、张紧装置：张紧装置17由两组摩擦轮17及一个弹簧补偿装置18组成。缠丝时的张力由数组摩擦轮的摩擦阻力形成，力的大小通过螺母施加的正压力大小来调整。安在两摩擦轮间的弹簧补偿装置上的张力补偿轮18是用以补偿贮丝轮上放丝过程中松紧的微小变化，以及大齿圈中心与主缆中心不重合造成的长度变化量。
安在两摩擦轮间的弹簧补偿装置上的张力补偿轮18是用以补偿贮丝轮上放丝过程中松紧的微小变化，以及大齿圈中心与主缆中心不重合造成的长度变化量。
张力大小可从操作箱显示屏上读出，张力检测装置将张力产生的弹簧变形转换成位移变化量ΔL，通过T＝f(ΔL)的函数关系将信号传输给旋转齿圈上的无线发射装置，发射装置可在20m范围内使固定操作箱接收到，并用数字显示于显示屏上，精确度0.1KN。
张力过小或过大都会对缠丝产生不利影响。张力过小缠丝过松，会使防护失效，而张力过大易拉断钢丝，影响缠丝工作顺利进行。张力过大亦使缠丝机功率增大，结构亦要求更强，可通过调整装置改变预紧力而得到修正
D、索夹端部缠丝时，为了最大限度靠近索夹，设计有端部缠丝附件19。
(5)走行传动系统：参照图4，走行传动系统由慢速系统及快速传动组成。当正常缠丝时，用的是慢速系统。慢速系统由可调频电机带动双级摆线针轮减速器及蜗杆箱传动。将动力传至卷扬机上，卷扬机另一端的绳头固定在主缆缠丝机前方第二个索夹旁的走行牵引固定端销轴上。
通过牙嵌离合器的离合(最好在主机夹紧状态下离合)，走行传动可变快速。当需要快速移动主机时，它可以14.56m/min的速度移动主机。而移动夹持架9时快速更是节省辅助时间，提高功效的可靠保证。此时需将牵引索绕过机器前方的走行牵引固定端卡箍的滑轮，转头固定在夹持架9端头牵引销上，夹持架9快速移动的速度为14.56m/min。
(6)液压跨越索夹系统
走行机构6中的高强尼龙走行轮做成双曲线形，滚动中不伤主缆镀锌层，走行轮抬升与下落由液压油缸执行。当走行轮6临近索夹10端部时，其前方的一组固定轮正好上了索夹面，起到临时支撑作用。遇到索夹前发信号，便将信号发至控制箱中的PLC，控制系统发出指令，液压换向阀27自动换向，使油缸动作，将走行轮抬起至上索夹的高度。走行轮顺利通过索夹，过完索夹，走行轮又自动落下。
走行轮的安装位置可通过调整垫块改变，不同位置可与主缆不同直径的中心吻合，因而改变走行轮的安装高度可改变机器适于主缆的直径，从而达到一机多用。
液压系统工作压力16MPa，由于设计有蓄能器及液压锁，使得系统更为可靠、安全。
主机有走行轮四套，夹持架9有走行轮二套，均与固定轮、传感器配套使用。
(7)电气系统
本系统采用交流三相四线380/220V 50HZ供电制式，由猫道上配电板供电；控制系统采用以一个PLC为控制核心，采用带测速传感器的高性能矢量控制变频器为缠丝及主机走行运动速度的精确匹配进行控制；采用微功率无线数传模块将缠丝张力传送至显示单元显示；采用电磁感应接近开关，自动控制液压系统跨越索夹。
①主旋转电机与缠丝(慢速)走行电机的控制
主旋转电机M1与缠丝(慢速)走行电机M2均为变频调速电机，分别采用G7系列变频调速器U1、U2进行变频调速控制。在主旋转电机及缠丝(慢速)走行电机的高速轴均装有一个测速光电编码器(PG1、PG2)，速度信号分别反馈至变频器U1、U2，此速度信号一方面与PLC通过MEMOBUS网络(物理接口：RS485)传送过来的目标速度比较，提高控制精度及改善力矩特性，另一方面通过MEMOBUS网络，将速度传送至PLC，PLC根据主旋转电机与缠丝(慢速)走行电机之间的速度匹配关系算法，分别发出主旋转电机M1、走行电机M2的速度控制命令，以达到对主旋转电机M1与走行电机M2之间的速度较精确匹配。对于缠丝累积误差可通过操作箱上加速或减速微调按钮进行手动调整。
②缠丝张力的测量及显示
张力检测装置将张力产生的弹簧变形转换成位移变化量，此变化量与张力成正比例函数关系。本机在大齿圈上安装有2个高精度的位移传感器，可与2套张力检测装置弹簧的变形同步位移，此位移量经安装在大齿圈上的微功率数传模块进行数字处理及高效前向纠错编码，再经FSK高频调制后，以无线电的形式发送至接收装置。接收装置收到此信号后，经过解调及解码后传送至PLC，经PLC处理后送至显示单元进行显示。当张力异常时，PLC可及时发出声光报警信号，且报警值可调。
③液压系统自动跨越索夹的控制
参照图5，夹持架油缸6及主机走行油缸前、后均安装有电磁接近开关，当走行轮接近索夹时，前端接近开关闭合，PLC控制液压换向阀27，控制油缸6抬起至上索夹的高度，当走行轮离开索夹时，后端接近开关探知走行轮已离开索夹，开关断开，PLC控制液压换向阀，控制油缸下落至缆索表面。控制箱上还设有电磁阀自动/手动转换开关，当开关打至手动时，可手动控制油缸的升降。
Claims (1)
1、主缆缠丝机，其特征在于由主机、前、后夹持架、导向梁四大部分组成，
主机的机架(1)是一个门型下开口框架，机架横梁和前立柱上安装大齿圈托辊，旁侧立柱上安装四套夹紧机构(7)，顶面两侧安装传动系统(3、4)，正中安装走行机构(6)，两侧下方装有液压泵站(5)及工具箱，框架的开口处相应夹紧点的立柱下方有拉杆，导向梁(8)联结前、后夹持架(9)，
传动机构的调频电机(21)联接行星齿轮减速器(22)，通过牙嵌离合器(26)联接前端传动装置(23)、小齿轮(24)与大齿圈(12)联接，前端传动装置(23)上有棘轮装置(25)，
大齿圈(12)端面上安装缠丝机构(2)，大齿圈(12)开有跨越索夹的缺口，缺口处装连接板(14)、活动门(13)、锥销(15)，贮丝轮(15)是个卷丝筒，它的内孔两端及固定轴上装有摩擦轮，张紧装置(17)由两组摩擦轮及一个弹簧补偿装置(18)组成，端部缠丝附件(19)装在大齿圈(12)上，用于索夹附近的主缆缠丝。
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| Publication Number | Publication Date |
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2007
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| GR01 | Patent grant | ||
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