水箱拉丝机卷筒结构设计研究

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摘要：水箱拉丝机是金属制品行业常见的金属线材拉丝机，是广泛应用于弹簧钢丝、制绳丝、预应力钢丝、低碳钢丝、镀锌铁丝、胎圈钢丝、胶管钢丝、钨、钼、钛等合金丝、钢帘线及铜丝铝丝等金属制品的生产和预加工处理的关键设备。随着制造业不断的发展，落后的产品不断地被市场淘汰。为更好地适应市场、增强竞争力，本文设计了一套卷筒冷却结构，以提高钢丝性能以及稳定性。

关键词：水箱拉丝机；钢丝；卷筒；冷却结构

1水箱拉丝机发展史及工作原理

早在我国古代便有铜线制衣，而在1834年的德国便发明了钢丝缠绕而成钢丝绳，后来，随着钢丝应用越来越广泛，促进了该行业的发展，便有了初期的人力手工拉丝、后来的蒸汽机拉丝。后来，电机的普及更是促进了拉丝行业的飞速发展，水箱拉丝机也应运而生。目前主流水箱由放线架、电机、减速机、水箱体（内装有塔轮以及拉丝模）和收线卷筒组成，通过电机带动塔轮，使用肥皂液肥皂液（润滑液）润滑钢丝，用拉丝模进行拉丝，卷筒收线。现有600水箱生产的钢丝存在扭转性能偶尔不合格，钢丝在卷筒上跳丝导致出线间歇性花斑以及圈径、矢量等参数偏离合理值，严重降低了钢丝质量。对于出现以上这些问题，进行了深入分析，查找原因。首先，把原材料盘条送到实验室，对其强度进行检测以及其成分、表面进行分析，发现并无问题，便排除了原材料的影响。再对经过热处理以及酸洗磷化后生产的钢丝胚料送于实验室对其强度进行检测以及表面进行分析，发现强度合格，表面磷化层完好，钢丝胚料表面无明显破损，总体来说，已经完全排除了胚料进水箱前存在的问题。于是，便对剩余的其他可能存在的问题进行分析。随后，对拉丝模分析，发现并无问题。进一步对塔轮进行分析，校对塔轮槽本身尺寸，硬度等均为正常，最后，我们对卷筒分析，上下卷筒直径，表面粗糙度以及锥度均在正常，唯独在持续工作后，卷筒温度很高。经过查阅资料，得知温度对钢丝生产很重要，于是，便进行整改。在水箱拉丝机工作后，钢丝与拉丝模，塔轮、卷筒间摩擦会不断地产生热量，其中，钢丝与拉丝模、塔轮产生的热量会通过肥皂液（润滑液）的循环带走，保证了水箱体工作温度在合理范围内，而现有设备在持续不断的工作下，钢丝与卷筒之间产生的热量只能靠空气散逸冷却，散热效果极差。导致钢丝扭转性能不合格，钢丝在卷筒上跳丝导致其圈径、矢量等参数偏离严重，严重降低了钢丝质量。保证卷筒上温度适中对钢丝的生产尤为重要，基于此情况，基于原来的收线设备开发了一套冷却系统，以解决此问题。

2冷却结构基本原理

2.1基本原理。阐述原有设备的卷筒位置的结构也较为简单，卷筒靠减速箱的输出轴上的锥度面来定位，卷筒下方装有底盘，用于密封减速箱、固定在减速箱上(如图7所示)。为了给卷筒增加水冷结构以及尽量缩减工作量，对现有设备的卷筒位置结构进行改进，在底盘上空闲位置(如图1所示)较大便于安装管道且不影响设备工作人员操作的合适位置上钻孔攻丝、此位置需尽量靠近底盘上的内表面底部，加工出4分丝口孔，在其上安装带有阀门的一根4分进水管，并在尾端安装自制的喷水装(如图7所示)置，调整好喷水口位置，以便水能正好喷到卷筒内壁。同时，在底盘4分进水管旁钻孔攻丝，加工出一个1寸丝口孔，安装一根一寸出水管排水，其中，此1寸丝口孔需要略微低于底盘上的内表面底部，方便冷却水排出(如图2所示)。考虑到增加了水冷却结构，需加强密封，防止冷却水漏入减速箱影响油的润滑性。由于现有结构只有减速箱输出轴与底盘存在漏水风险，故在底盘与减速箱输出轴之间增加油封作为密封结构，防止水进入减速箱内(如图7所示)。由于现有卷筒的上卷筒底部面为水平(如图3所示)，上卷筒外表面与底面距离相差甚远，为此将原来的无内腔上卷筒改为增加内腔的新上卷筒，增加接触面积，使得冷却水能够直接接触上卷筒内壁，加强冷却效果(如图4所示)。对下卷筒增加盖式密封结构，以防卷筒内水甩出来以及卷筒外钢丝上油浸入卷筒内腔污染水源(如图6所示）。增加冷却装置对于收线有着重要的意义。2.2改进前后。2.3增加冷却装置的应用效果。在无冷却装置情况下，卷筒长时间工作后积累大量的热量，使得卷筒表面滚烫并影响操作，且存在烫伤的安全风险。通过进水管上的阀门调节好适量的水流量，就可生产稳定合格钢丝。改进后卷筒壁温度下降20℃以上，在夏天高温天气，效果尤为显著。

3结语

综上所述，增加冷却系统后，钢丝扭转得以合格，卷筒上钢丝不再跳丝，钢丝质量稳定性得到了很大的提高。弹簧的质量决定了运用领域的高低端。弹簧的质量很大程度的取决于钢丝的质量。所以，提高钢丝的质量势在必行。

参考文献：

[1]闻邦椿.机械设计手册：第3卷[M].5版.北京：机械工业出版社，2010.

[2]毕志强.提高拉丝机水冷效果的途径[J].金属制品，2002(06)：52-53.

作者:李俊 单位:新余新钢金属制品有限公司