打捆机驱动系统的改进设计

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Improved design of driven system for bundling machineLIU Qiu-yan， LIN Zheng-ying(School of Mechanical Engineering and Automation，Fuzhou University，Fuzhou 350108，China)Abstract：The compositions and basic structure of the improved pressing device with disk spring in thedriven system of bundling machine are introduced in detail，and the pressing and driving force are the-oretically calculated.Then the curves of the pressing force of the four pressing wheels are achieved bythe motion simulation analysis based on ADAMS.The results of simulation show that the four press-ing forces are equal and match up to the theoretical value，and the fluctuation of curves iS smal1.Thusit can be seen that the working performance of the improved pressing device is stable，and the steelwire is driven steadily。

Key words：driven system；pressing device；slider structure；pressing force；motion simulation打捆机驱动系统通过驱动轮旋转时与钢丝的摩擦力为钢丝的运动提供驱动力，摩擦力的大小及稳定性由压紧轮压紧钢丝控制。在传统的打捆机中，钢丝的压紧主要采用偏心轮压紧装置1]或碟形弹簧压紧装置[2]。

偏心轮压紧装置如图 1所示，压紧轮 2的压紧程度由偏心轮 1控制。

偏心轮压紧装置由于偏心距的存在，在偏心轮 1的接触处会产生切向力，长时间工作会对受力件造成摩擦损伤嘲，同时，偏心轮的2个接触件为刚性接触，吸震能力较差。

碟形弹簧压紧装置如图2所示，由碟形弹簧实现钢丝压紧，吸震效果好，但现行碟簧压紧装置采用臂杆结构，碟形弹簧位于两端，4个压紧轮受力不-致，导致在长期使用的过程中磨损量不均匀，最终引起压紧力的波动。

收稿日期：2012-11-15；修回日期：2013-O1-05作者简介：刘秋艳(1987-)，女，河南开封人，福州大学硕士生；林正英(1968-)，女，辅仙游人，福州大学副教授，硕士生导师1.偏心轮 2.压紧轮 3.钢丝 4.驱动轮图 1 偏心轮压紧装置536 合肥工业大学学报(自然科学版) 第36卷1.驱动轮 2.钢丝 3.压紧轮 4.碟形弹簧 5.臂杆图2 碟形弹簧压紧装置针对碟形弹簧压紧装置存在的缺陷，本文提出了-种碟形弹簧压紧装置的改进设计，即变臂杆结构为滑块结构，使碟簧力直接作用于滑块上，不仅结构简单，还能保证压紧力-致。

1 驱动系统结构驱动系统主要由 1个驱动轮和 4个压紧轮组成，如图 3所示。

1.驱动轮 2.钢丝 3.压紧轮 4.滑块5.预紧螺栓 6.定位板 7.碟形弹簧图3 驱动系统的结构筒圈驱动轮是主动轮，依靠液压电机转动；4个压紧轮是从动轮，每2个压紧轮为-组，用来压紧钢丝，使钢丝保持-定的压紧力紧贴驱动轮。压紧轮组对钢丝的压紧力由碟形弹簧压紧滑槽中的滑块提供，通过调整预紧螺栓控制碟形弹簧的变形，从而决定压紧力的大校压紧轮组压紧钢丝，驱动轮转动时钢丝与驱动轮之间产生摩擦力，钢丝在摩擦力的作用下沿着两者之间的沟槽运动，完成打捆所需的送线和抽线动作。

2 驱动系统驱动力的理论计算2.1 驱动力计算公式的推导过程为了增大钢丝与驱动轮的包角，进而增加摩擦力，4个压紧轮分布见图 3，-个压紧轮置于最低端，保证钢丝从驱动轮系统出来后能够水平进入后续的矫直系统，相邻2个压紧轮的夹角 等于 45。，则钢丝与驱动轮的包角为 135。。

为了防止钢丝在运动过程中产生偏移，-般将驱动轮设计为带沟槽的结构，沟槽-般可分为u型和V型 2种，但U型沟槽有特定的半径，不能适应不同直径的钢丝，因此本设计采用 V型沟槽 ，以便能适应不同直径的钢丝，且受力均匀。

图4 钢丝受力示意图轮压紧轮是从动轮，对钢丝的运动起阻碍作用，为减小阻力，将压紧轮设计为平面结构[4]。则钢丝运动的驱动力为驱动轮对钢丝的摩擦力F与压紧轮对钢丝的阻力厂的合力，即Fa2Ff：2/1lNl- (1)其中，N为压紧轮对钢丝的正压力；N 为驱动轮对钢丝的正压力； 为驱动轮与钢丝的摩擦系数； 为压紧轮与钢丝的摩擦系数。

由于压紧轮的轴承摩擦属于滚动摩擦，故可以忽略不计。则有：F总- 2F- 2 lN1 (2)由图4b中N 和 N的矢量三角图，可知：N -2N(1-COS口)。

经计算，可得：N-N 丽F (3)当a-60。时，N1-N；当口> 60。，N1< N，显然违背了设计原则；当a-0。时，驱动轮不存在V型沟槽，显然不合理。参照带传动[5]的设计，a可取30。，既能满足设计要求，又可以避免钢丝横向滑动。

将(3)式带入(2)式，可得：538 合肥工业大学学报(自然科学版) 第36卷2个滑块上所加载的作用力均为碟形弹簧产生的最大碟簧力 F ，经过仿真，得到 4个压紧轮压紧力 N的测量曲线图，如图 8所示。

从仿真结果可以看出，4个压紧轮处的压紧力基本相等，与最大压紧力 N-的理论计算值2 724.4 N相差甚小，且测量 曲线的波动较校由此说明，这种滑块结构的压紧装置压紧力稳定，驱动力平稳，满足打捆机送丝稳定的要求，同时也验证了理论计算的正确性。

30Z宝l5ZZZ0 1t/s(a)2O 1f/s(b)20 ls(c)2O 1 2t/s(d)图 8 压紧轮压紧力的测量曲线4 结束语驱动系统是打捆机送丝机构的核心部件，其压紧装置决定着钢丝的驱动力大邪行进稳定性。本文对传统碟形弹簧压紧装置进行改进，并利用 ADAMS对其进行运动仿真♂果表明，改进后的压紧装置 4个压紧轮处的压紧力基本相等，且数值与理论计算-致；压紧力波动小，驱动力稳定，钢丝行进平稳，达到了设计要求。