磁吸放線裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

殷曉春， 商克金

(大連通信電纜有限公司，遼寧大連116021)

0 引言

絕大多數(shù)線纜生產(chǎn)都是由放線開(kāi)始到收線結(jié)束，所以，放線裝置是線纜生產(chǎn)設(shè)備中最常用的組成之一。放線盤具裝卸便利與否直接影響到生產(chǎn)的效率。放線裝置是否耐用則關(guān)系到設(shè)備的維護(hù)成本及能否保證連續(xù)正常生產(chǎn)的問(wèn)題。

1 現(xiàn)有放線裝置的結(jié)構(gòu)分類及使用情況

目前常用的放線裝置從結(jié)構(gòu)上主要分為有軸式及無(wú)軸式兩種。有軸式是指盤具套在長(zhǎng)度大于盤寬的懸臂軸上且軸端加有鎖緊器的放線裝置，無(wú)軸式是指有兩個(gè)頂尖分別從兩側(cè)頂?shù)奖P具中心孔內(nèi)并將盤具抬起的放線裝置。

有軸式放線裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，不需壓縮空氣等夾緊動(dòng)力，多用于直徑500 mm以下的小型盤具，其缺點(diǎn)是裝盤時(shí)需花時(shí)間對(duì)準(zhǔn)攜行孔，放線軸易磨損、鎖緊器易丟失。

無(wú)軸式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體積較大，需要壓縮空氣等夾緊動(dòng)力，多用于大型盤具，也存在裝盤時(shí)需花時(shí)間對(duì)準(zhǔn)攜行孔的問(wèn)題，用于小型盤具時(shí)盤具通用性較差。

因此，有軸式放線裝置在中小規(guī)格線纜的生產(chǎn)中使用非常普遍。我公司在生產(chǎn)中就遇到了上述的一些問(wèn)題，加上原有設(shè)備設(shè)計(jì)上的一些缺陷，放線軸磨損較快且存在著鎖緊器易丟失等問(wèn)題，較大地影響了生產(chǎn)效率。

2 對(duì)現(xiàn)有有軸式放線裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)

為了提高生產(chǎn)效率并考慮操作人員的操作習(xí)慣，考慮采用磁性元件來(lái)鎖定盤具，并讓攜行軸可以自動(dòng)插入攜行孔內(nèi)。但這其中有幾個(gè)問(wèn)題需要確定。

2.1 對(duì)盤具的要求

我公司500 mm以下盤具主要有兩種形式:頂尖孔為鋼套的ABS塑料盤和全鋼結(jié)構(gòu)的沖壓盤具。這恰好符合我們要采用導(dǎo)磁性材料的設(shè)計(jì)思路。

2.2 盤具的側(cè)滑力

理論上懸臂軸是水平的，盤具在上面不應(yīng)該產(chǎn)生側(cè)滑的力量，但在實(shí)際生產(chǎn)中由于受振動(dòng)、地面水平誤差及懸臂軸受力變形等因素影響，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)使盤具側(cè)滑的力量，這也是通常軸端加鎖緊器的原因。但這個(gè)力量有多大呢?假設(shè)在比較極端的情況下，帶線盤具的重量為50 kg(人力裝盤已很費(fèi)勁)，放線軸偏移水平位置10°(幾乎不可能)(如圖1所示)，其中O為盤具的中心，a為盤具的重量，b為產(chǎn)生的側(cè)滑力，根據(jù)力學(xué)計(jì)算:b=a×cos 80°=50×0.1736=8.7 kg。由此可知，從理論上講側(cè)滑力不會(huì)超過(guò) 8.7 kg。

圖1 盤具作用力分析

2.3 磁性元件的選用

近年來(lái)，市場(chǎng)上出觀了很多強(qiáng)力磁性元件，釹鐵硼磁鐵就是比較常見(jiàn)的一種，它體積小，吸力強(qiáng)。這里選用的是直徑15 mm厚度5 mm圓形磁鐵。廠家提供的數(shù)據(jù)是，這種規(guī)格的磁鐵的吸力可以達(dá)到3 kg/塊，這樣采用3塊以上在理論上就可以防止盤具側(cè)滑脫落。在這次設(shè)計(jì)中采用了多塊強(qiáng)磁鐵組合使用。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的數(shù)據(jù)可知，人的推拉作用力在一般情況下為27～43 kg。為了既可靠地吸住盤具，又不讓操作者裝卸時(shí)感到吃力，采用了10塊強(qiáng)磁鐵組合使用，即吸力大概在30 kg左右。之所以采用多塊磁鐵組合使用還考慮到了下面幾個(gè)因素:(1)調(diào)整吸力方便，可以通過(guò)加減磁鐵的數(shù)量調(diào)節(jié)吸力的大小;(2)安裝固定相對(duì)容易;(3)元件為常用尺寸，購(gòu)置成本低。

3 磁吸放線裝置的結(jié)構(gòu)

圖2 為磁吸放線裝置結(jié)構(gòu)圖，強(qiáng)力磁鐵被放置在專門設(shè)計(jì)的磁鐵架中，后面裝有一個(gè)純鐵環(huán)，起到封閉磁路和輔助固定磁鐵的作用。再后面則是一個(gè)橡膠緩沖墊，因?yàn)榇盆F堅(jiān)硬易碎，這樣可以減輕裝盤時(shí)的沖擊，避免磁鐵受撞擊而破碎。此外，磁鐵在磁路封閉時(shí)吸力是最大的，為了充分發(fā)揮磁鐵的效力，在安裝時(shí)需要將磁鐵如圖3所示成對(duì)安裝，而且相鄰兩塊磁鐵需南北極相反，這樣在吸和盤具時(shí)才會(huì)形成封閉磁路，產(chǎn)生最大吸力。

放線軸采用滾筒結(jié)構(gòu)，滾筒與張力盤可以相對(duì)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，最大限度地減少了放線軸與盤具內(nèi)孔之間的相互磨損。

攜行軸采用彈簧結(jié)構(gòu)。這里需要選擇彈力適當(dāng)?shù)膹椈桑_保裝盤時(shí)盤具在磁鐵吸力的作用下能夠輕松地將攜行軸壓縮回去，當(dāng)盤具與張力盤相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)且盤具上的攜行孔轉(zhuǎn)到攜行軸的位置時(shí)，攜行軸能夠在彈簧的作用下，自動(dòng)插入攜行孔內(nèi)。

圖2 放線裝置結(jié)構(gòu)圖

圖3 磁鐵放置示意

4 磁吸放線裝置的實(shí)際應(yīng)用

此裝置在實(shí)踐中被應(yīng)用在通信電纜30對(duì)成纜機(jī)生產(chǎn)上。在原生產(chǎn)過(guò)程中，工人需要在每次裝盤時(shí)對(duì)準(zhǔn)攜行孔與攜行軸的位置，安裝鎖緊器30次，卸空盤時(shí)又需拆卸鎖緊器30次，而且經(jīng)常發(fā)生鎖緊器找不到的現(xiàn)象，既費(fèi)時(shí)，又費(fèi)力。換用此裝置后，工人在裝盤時(shí)，只要將線盤套在滾筒上推靠即可，卸盤時(shí)，只要用力一拉就能將盤具取下。在穿線時(shí)拉動(dòng)或旋轉(zhuǎn)盤具，攜行軸在彈簧的作用下便自動(dòng)插入盤具上的攜行孔內(nèi)。因而，大大地提高了生產(chǎn)效率。以前常見(jiàn)的放線軸及盤具內(nèi)孔磨損的情況也幾乎見(jiàn)不到了，連續(xù)使用至今已三年有余，未見(jiàn)有盤具脫出現(xiàn)象，同時(shí)放線設(shè)備的維修頻次大幅降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

因強(qiáng)力永磁元件的成本不高，故在機(jī)械設(shè)備中使用不會(huì)增加多少制造費(fèi)用，但卻可免去使用壓縮空氣系統(tǒng)、電磁動(dòng)力系統(tǒng)等對(duì)能源的消耗，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)也達(dá)到了降低設(shè)備維護(hù)成本及運(yùn)行成本的效果。