专利名称：缠丝机应力波动控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种缠丝机应力波动控制设备，属于预应力钢筒混凝土管缠丝机应力控制领域。
背景技术：
预应力钢筒混凝土管(PrestressedConcrete Cylinder Pipe)简称PCCP,是带有钢筒的混凝土管芯缠绕预应力钢丝，再喷以水泥砂浆形成致密的保护层，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构的新型输水管材。缠丝是预应力钢筒混凝土管的关键制作工序，即把高强钢丝按照设计控制应力值，按照规定的螺距均匀螺旋状的缠绕在PCCP管芯外面。国家标准规定钢丝应力波动范围应控制在设计值土 10%以内，预应力钢丝应力波动超过规定范围将影响产品的内在质量。现在国内行业生产的缠丝机在限定的送丝速度下能够达到此项要求，但是因送丝速度受到限制致使缠丝的生产效率较低，因此，为确保生产效率，每生产线通常配备两台缠丝机。随着输引水工程对PCCP管芯缠丝应力的·加倍重视，特别提高了高强钢丝应力波动范围的控制要求，通常会强调要求钢丝应力波动范围控制在设计应力值±5%以内。现有的缠丝机基本不满足这样的要求，即使有些缠丝机做过某些改进，勉强能够控制在±5%以内，但缠丝机的送丝速度不能够提高，生产效率很低，不能满足生产的需求。造成上述问题的原因是现有技术不能经济的解决缠丝机的机械设备精度，缠丝过程中钢丝在应力轮上重叠滑动以及钢丝在送丝过程中出现波动等原因造成的。预应力钢筒混凝土管立式缠丝过程中预加给高强钢丝应力的原理是，PCCP管芯转动速度与缠丝机应力轮转动速度不同使之产生速度差，依靠两者的速度差迫使高强钢丝持续稳定拉紧，致使高强钢丝产生设计控制拉应力。公知技术中的缠丝机应用状态图如图4 ；高强钢丝26盘绕在应力轮27上的示意如图5。通常情况下，高强钢丝盘绕应力轮7 8圈。当PCCP管芯24和应力轮20按设计的速度同时转动时，高强钢丝26被拉紧并产生拉应力。随着PCCP管芯24的转动，高强钢丝26按设计的螺距均匀地螺旋状地缠绕在PCCP管芯24上。PCCP管芯24的转动依靠底盘25电机的旋转带动，应力轮20转动依靠应力电机的旋转带动。应力轮20的转动速度预先设定，底盘电机旋转速度由预设的程序按设计的速度差控制，速度差变化引起高强钢丝拉应力的波动通过传感器22变换为电信号反馈给底盘电机，底盘电机按预设的程序调节转动速度，使高强钢丝持续处于符合设计应力值的涨拉状态。缠丝机应力轮20的转动速度决定送丝速度。当应力轮20转动持续向前送丝的过程中，应力轮上重叠的高强钢丝会突然地向前滑动，传感器22将此情况转换为电信号传递给底盘电机，底盘电机再增速旋转维持原设定的速度差；当底盘电机增速后，应力轮的钢丝滑动已瞬间结束，传感器再将此情况转换为电信号传递给底盘电机，底盘电机再减速维持原设定的速度差。这种情况会反复出现，转换过程也会反复出现，然而电信号产生并传递、底盘电机增速减速均相较于钢丝瞬间滑动会有明显地反应滞后现象，致使PCCP管芯与应力轮的转动速度差难以按设计值持续稳定保持，造成高强钢丝拉应力出现瞬间波动。同时，如果应力轮的送丝速度加快会加剧高强钢丝应力的波动幅度。因此，为确保高强钢丝应力的波动符合国家标准规定的在设计应力值± 10%的范围，就必须降低缠丝机应力轮的送丝速度，从而降低缠丝的生产效率。
实用新型内容根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够解决缠丝应力不稳定、降低缠丝应力波动幅度、保证产品质量且能提高送丝速度、提高缠丝生产效率的缠丝机应力波动控制设备。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是所述的缠丝机应力波动控制设备，包括设置在缠丝机的应力轮和导向轮之间的前、后两组应力波动控制装置，两组应力波动控制装置之间设置阻震导向轮，第二组应力波动控制装置上安装拉力传感器。所述的第一组应力波动控制装置为底座式应力波动控制装置，包括应力调整导向 轮一和弹力调整装置，弹力调整装置下方设置支撑底座，应力调整导向轮一设置在缠丝机的应力轮与阻震导向轮之间并位于应力轮与阻震导向轮之间预应力钢丝的下方。其中所述的弹力调整装置包括应力控制弹簧、调节螺杆、弹簧压板和压板支撑架，弹簧压板通过压板定位装置安装在压板支撑架中，调节螺杆的顶端连接弹簧压板，底端连接压板支撑架下方的应力调整导向轮一，应力控制弹簧套装在调节螺杆上且位于压板支撑架中，应力控制弹黃的顶端固定在弹黃压板底部。所述的压板定位装置是定位栓，压板支撑架上设有上、下多组压板定位孔，定位栓插在压板定位孔中，弹簧压板的上部抵在定位栓上。所述的第二组应力波动控制装置为悬挂式应力波动控制装置，包括应力调整导向轮二和弹力调整装置，弹力调整装置上设有悬挂钩，应力调整导向轮二设置在阻震导向轮与缠丝机的导向轮之间并位于阻震导向轮与缠丝机的导向轮之间预应力钢丝的下方。其中，弹力调整装置的结构与上述底座式应力波动控制装置的弹力调整装置相同，但弹力调整装置中的应力控制弹簧优选弹力强大的蝶形弹簧。本实用新型中的缠丝机应力波动控制设备，阻震导向轮位于两个应力调整控制装置中间，要求制作相应的地下混凝土装置基础，并确保悬挂式应力波动控制装置中应力调整导向轮两边的钢丝均应垂直于地面。阻震导向轮主要作用是，阻止预应力钢丝在缠绕过程中出现一定量的松弛或超拉状态时而产生钢丝震荡的向前传导。利用两个应力调整控制装置和一个阻震导向轮组合共同完成，以此达到控制预应力钢筒混凝土管立式缠丝过程的应力波动，并且提高缠丝机的送丝速度。本缠丝机应力波动控制设备具体应用时，在紧靠缠丝机架处制作阻震导向轮地下混凝土基础并安装阻震导向轮，在缠丝机应力轮和阻震导向轮中间制作底座式应力波动控制装置的地下混凝土基础并安装装置，在缠丝机架上方安装悬挂式应力波动控制装置，并接上预应力钢丝拉力传感器。预应力钢丝在缠丝机应力轮上盘绕7 8圈后，从底座式应力波动控制装置的应力调整导向轮上方通过，再从阻震导向轮下方通过并转向，再从悬挂式应力波动控制装置的应力调整导向轮上方通过并转向，再从导向轮下方通过并转向后缠丝在PCCP管芯上。通过悬挂式应力波动控制装置的应力调整导向轮两边的钢丝均应垂直于地面。与现有的缠丝机相比，使用本实用新型控制应力波动进行生产，具有以下有益效果(I)应力波动幅度小，应力控制稳定，产品内在质量好。缠丝机增加底座式应力波动控制装置、阻震导向轮和悬挂式应力波动控制装置后，底座式应力波动控制装置和悬挂式应力波动控制装置依靠其弹簧弹力来调整预应力钢丝在缠绕过程中出现一定量的松弛或超拉状态，使预应力钢丝始终处于相对稳定的拉紧状态，减小缠丝过程中钢丝松弛或超拉产生的瞬间应力，通过应用本设备，经预应力钢丝拉力传感器测定的应力波动控制在设计值±3%范围以内，此法控制效果远远小于国家标准规定的±10%控制值，也大大低于某些输引水工程要求的±5%控制值，使产品物理力学指标更稳定、质量更可靠。(2)送丝速度大幅提高，生产效率显著提高，经济效益明显。通过应用本控制设备，缠丝机应力轮的送丝速度由100米/分钟提高到165米/分钟，预应力钢丝的应力波动能够稳定的控制在设计应力值±3%范围以内，缠丝效率较原先方法提高65%。原先为打破生 产过程中的缠丝效率瓶颈，通常每生产线需配置2台缠丝机，6个生产工人。通过应用本设备，每条生产线只需配置I台缠丝机，3个生产工人即可。仅此每条生产线可节省设备购置资金240余万元，缠丝人工节省率达50%。
图I是本实用新型的应用状态示意图；图2是本实用新型中底座式应力波动控制装置的结构示意图；图3是本实用新型中悬挂式应力波动控制装置的结构示意图；图4是原缠丝机的应用状态图；图5是缠丝机应力轮钢丝重叠示意图。图中:1、应力轮;2、底座式应力波动控制装置；3、应力调整导向轮一 ；4、预应力钢丝；5、阻震导向轮；6、PCCP管芯；7、导向轮；8、应力调整导向轮二 ；9、悬挂式应力波动控制装置；10、拉力传感器；11、支撑底座；12、应力控制弹簧；13、调节螺杆；14、压板定位孔；15、弹簧压板；16、定位栓；17、调节螺帽；18、压板支撑架；19、悬挂钩；20、应力轮；21、导向轮；22、传感器；23、导向轮；24、PCCP管芯；25、底盘；26、高强钢丝；27、应力轮。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述如图I所示，本缠丝机应力波动控制设备是利用两个应力调整控制装置和一个阻震导向轮5组合使用，来达到稳定预应力钢丝缠丝过程的应力波动，提高缠丝机的送丝速度，提高生产效率。阻震导向轮5位于缠丝机的应力轮I和缠丝机的导向轮7之间，两个应力调整控制装置中，一个为底座式应力波动控制装置2，位于缠丝机的应力轮I与阻震导向轮5之间，要求制作相应的地下混凝土装置基础，底座式应力波动控制装置2的应力调整导向轮一 3位于缠丝机的应力轮I与阻震导向轮5之间预应力钢丝的下方；另一个为悬挂式应力波动控制装置9，位于阻震导向轮5与缠丝机的导向轮7之间，悬挂于缠丝机架上，预应力钢丝自悬挂式应力波动控制装置9的应力调整导向轮二 8上通过，悬挂式应力波动控制装置9上方接预应力钢丝拉力传感器10。底座式应力波动控制装置和悬挂式应力波动控制装置均包括应力调整导向轮和弹力调整装置，弹力调整装置包括应力控制弹簧12、调节螺杆13、弹簧压板15和压板支撑架18，压板支撑架18上设有上、下多组压板定位孔14，压板定位孔14中插有定位栓16，弹簧压板15安装在压板支撑架18中且弹簧压板上部抵在定位栓16上，调节螺杆13的顶端通过调节螺帽17与弹簧压板15固定连接，底端连接压板支撑架18下方的应力调整导向轮，应力控制弹簧12套装在调节螺杆13上且位于压板支撑架18中，应力控制弹簧12的顶端固定在弹簧压板15底部。其中，底座式应力波动控制装置2和悬挂式应力波动控制装置9的应力控制弹簧型号和压板定位栓设定位置由缠绕预应力钢丝的规格型号来确定，并根据应力调整导向轮对缠丝过程中预应力钢丝的压紧量来选择不同型号弹簧和调整定位栓的位置。底座式应力波动控制装置2与悬挂式应力波动控制装置9 二者的区别在于底座式应力波动控制装置的弹力调整装置下方设置支撑底座11，其应力调整导向轮一 3设置在缠丝机的应力轮I与阻震导向轮5之间并位于应力轮I与阻震导向轮5之间预应力钢丝4的下方；悬挂式应力波动控制装置的弹力调整装置上设有悬挂钩19，其应力调整导向轮二 8设置在阻震导向轮5与缠丝机的导向轮7之间并位于阻震导向轮5与缠丝机的导向轮7之·间预应力钢丝3的下方，其弹力调整装置中的应力控制弹簧选用弹力强大的蝶形弹簧。应用时,预应力钢丝4在缠丝机应力轮I上盘绕7 8圈后,从底座式应力波动控制装置2的应力调整导向轮一 3上方通过，再从阻震导向轮5下方通过并转向，再从悬挂式应力波动控制装置9的应力调整导向轮二 8上方通过并转向，再从导向轮7下方通过并转向后缠绕在PCCP管芯6上。开动缠丝机，PCCP管芯缠丝的第一圈应力为设计应力的50%，第二圈即达到100%应力，管芯缠丝应均匀，应力值及螺距必须通过自动仪表连续记录。底座式应力波动控制装置2依靠弹簧弹力，使应力调整导向轮一 3向上压紧缠丝过程中的预应力钢丝4，预应力钢丝4在缠绕过程若有一定量的松弛或超拉状态，应力调整导向轮一 3能够随之调节，使预应力钢丝始终处于相对稳定的拉紧状态；若当预应力钢丝4在缠绕过程有一定量的松弛或超拉状态致使钢丝振荡，阻震导向轮5起到阻止振荡向前传导，稳定缠丝应力波动的作用；预应力钢丝4通过悬挂式应力波动控制装置9的应力调整导向轮二8，预应力钢丝4产生向下拽拉应力调整导向轮二 8的力，悬挂式应力波动控制装置9依靠弹簧弹力，使应力调整导向轮二 8向上拉紧缠丝过程中的预应力钢丝4，预应力钢丝4在缠绕过程若有一定量的松弛或超拉状态，应力调整导向轮二 8能够随之调节，使预应力钢丝4始终处于相对稳定的拉紧状态。经过这样的多重控制后，预应力钢丝4的应力始终处于相对稳定状态，从而减小缠丝过程中钢丝的松弛或超拉产生的瞬间应力，经预应力钢丝拉力传感器10测定的应力波动范围能够控制在±3%。此控制效果远远小于国家标准规定的土 10%控制值，也大大低于某些输引水工程要求的±5%控制值，使产品物理力学指标更稳定、质量更可靠。缠丝机应力轮I的送丝速度能够由100米/分钟提高到165米/分钟，预应力钢丝4的应力波动能够稳定的控制在设计应力值±3%范围内，缠丝效率较原来提高65%，生产效率显著提高，经济效益明显。
权利要求1.一种缠丝机应力波动控制设备，其特征在于包括设置在缠丝机的应力轮(I)和导向轮(7)之间的前、后两组应力波动控制装置，两组应力波动控制装置之间设置阻震导向轮(5)，第二组应力波动控制装置上安装拉力传感器(10)。
2.根据权利要求I所述的缠丝机应力波动控制设备，其特征在于所述的第一组应力波动控制装置为底座式应力波动控制装置(2)，包括应力调整导向轮一(3)和弹力调整装置，弹力调整装置下方设置支撑底座(11 )，应力调整导向轮一(3)设置在缠丝机的应力轮(I)与阻震导向轮(5)之间并位于应力轮(I)与阻震导向轮(5)之间预应力钢丝的下方。
3.根据权利要求2所述的缠丝机应力波动控制设备，其特征在于所述的弹力调整装置包括应力控制弹簧(12)、调节螺杆(13)、弹簧压板(15)和压板支撑架(18)，弹簧压板(15)通过压板定位装置安装在压板支撑架(18)中，调节螺杆(13)的顶端连接弹簧压板(15)，底端连接压板支撑架(18)下方的应力调整导向轮一(3)，应力控制弹簧(12)套装在调节螺杆(13)上且位于压板支撑架(18)中，应力控制弹簧(12)的顶端固定在弹簧压板(15)底部。
4.根据权利要求I所述的缠丝机应力波动控制设备，其特征在于所述的第二组应力波动控制装置为悬挂式应力波动控制装置，包括应力调整导向轮二(8)和弹力调整装置，弹力调整装置上设有悬挂钩(19)，应力调整导向轮二(8)设置在阻震导向轮(5)与缠丝机的导向轮(7)之间并位于阻震导向轮(5)与缠丝机的导向轮(7)之间预应力钢丝的下方。
5.根据权利要求4所述的缠丝机应力波动控制设备，其特征在于所述的弹力调整装置包括应力控制弹簧(12)、调节螺杆(13)、弹簧压板(15)和压板支撑架(18)，弹簧压板(15)通过压板定位装置安装在压板支撑架(18)中，调节螺杆(13)的顶端连接弹簧压板(15)，底端连接压板支撑架(18)下方的应力调整导向轮二(8)，应力控制弹簧(12)套装在调节螺杆(13)上且位于压板支撑架(18)中，应力控制弹簧(12)的顶端固定在弹簧压板(15)底部。
6.根据权利要求5所述的缠丝机应力波动控制设备，其特征在于所述的应力控制弹簧(12)是蝶形弹簧。
7.根据权利要求3或5所述的缠丝机应力波动控制设备，其特征在于所述的压板定位装置是定位栓(16)，压板支撑架(18)上设有上、下多组压板定位孔(14)，定位栓(16)插在压板定位孔(14)中，弹簧压板(15)的上部抵在定位栓(16)上。
专利摘要本实用新型属于预应力钢筒混凝土管缠丝机应力控制领域，具体涉及一种缠丝机应力波动控制设备，该设备包括设置在缠丝机的应力轮和导向轮之间的前、后两组应力波动控制装置，两组应力波动控制装置之间设置阻震导向轮，第二组应力波动控制装置上安装拉力传感器。通过在缠丝机的应力轮和导向轮之间设置两组应力波动控制装置进行前、后两次缠丝应力调整控制，解决了传统缠丝机中缠丝应力不稳定的问题，降低了缠丝应力波动幅度，保证了产品质量，能够提高送丝速度和缠丝生产效率。
文档编号B28B21/64GK202668751SQ201220250379
公开日2013年1月16日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者韩振祥 申请人:山东龙泉管道工程股份有限公司