专利名称：湿式拉丝机的制作方法
技术领域：
一种湿式拉丝机，用于金属线材的拉拔设备，属于机械领域。
目前，国内拉拔0.3～0.6mm的高强度钢丝，使用意大利GCR公司制造的TB4水箱拉丝机。该拉丝机的工作原理属滑动式，拉丝模循环排列，并浸没于润滑液中。
图1为水箱拉丝机结构示意图，润滑箱1，传动系统2，塔轮3和多层拉丝模架4，转动翻转手柄5，将塔轮3和模架4旋转90°，当拉丝时塔轮3垂直于水平面，浸没在润滑液中；当穿丝时，倾翻90°，塔轮和模架露出润滑液表面，呈水平状，便于穿丝。四组塔轮和多层拉丝模架起拉拔钢丝的作用，四组塔轮按在四根轴上，由齿形皮带轮和齿形皮带来带动四根塔轮轴旋转，每个塔轮都是主动轮，每个塔轮有若干个不同直径的钢环叠加成宝塔形，主电机使用直流电机无级调速，由它带动齿形皮带和齿形轮。垂直拉丝模6，导轮7，脚踏开关8。
现有技术的不足之处在于齿形皮带和齿形轮制造困难，易损；直流电机及控制系统价格昂贵，整流子磨损较快，维修费用大。况且对于拉丝工艺，只有在钢丝穿模时，才要求塔轮有较低的转动速度，便于穿丝，正常拉丝时，拉拔速度平稳，不需要调速，没有必要采用直流电机进行无级调速。
本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处而提供一种湿式拉丝机，其特征在于塔轮轴10的一端装有螺旋伞齿轮12，相啮合的另一个螺旋伞齿轮12′装在主轴11上，由交流电机9带动主轴11转动，在电源和交流电机9之间按装三相软启动装置，在380V电源和收线机的电机之间装有恒功率脉宽调节器23。
本实用新型的技术方案是见图2，该图为传动系统和塔轮结构示意图，塔轮3，塔轮轴10，主轴11，伞齿轮12，皮带轮13。
对湿式拉丝机要保证达到10～18米／秒的拉丝速度，如果采用交流电机直接启动，由于电机启动冲击力过大，加速度过高，容易产生一系列问题1、由于钢丝不能承受过大的冲击力，钢丝易断裂；2、机械传动系统也不允许有过大的冲击载荷；3、速度过快，操作工穿丝困难；4、在正常运行前，由于起动加速度过大，收线系统无法同步配合，会引起钢丝在塔轮上打滑而断裂。为了解决上述问题，从图4看，在动力源(380V，50赫兹)和交流电机9之间按装交流软启动装置24。
在拉丝过程中，当采用交流电机为驱动主电机时，容易造成拉丝与收线动作不同步，为了解决拉丝与收线之间的同步配合，在380V电源和收线电机之间按装跟踪性能优良的恒功率脉宽调节装置23。
图3为钢丝走向图，在拉丝操作中，钢丝从放线架引出，穿入拉丝模14中，每次从上道模穿出的钢丝要拉出0.5～1米，够在塔轮的钢环15上绕2～3圈，然后穿入下道模的模孔中，每穿一个道次需3～5秒，称之为点动穿丝。
多层模架装在二组塔轮之间，用于按装与钢环相对应的拉丝模。如果仅凭工人经验来控制点动穿丝时间，则相当困难，易造成事故。为此在380V电源与主电机接触器C1之间装上继电式时间比例控制回路。由图6所示。
图5为交流软启动装置原理框图。
交流电机9，使用Y系列或双鼠笼交流电机，这类电机启动力矩大，有优越的启动性能。
采样变压器16，交直流变换器17，平方器18，给定积分器19，PI调节器20，小可控硅整流器21，饱和电抗器22。
交流软启动装置，仅在点动穿丝和正常拉拔的启动阶段使用。
1.钢丝穿模的间歇性点动穿丝过程。交流电机启动刚开始时，拉拔需克服静摩擦力，需有较大扭矩。当钢丝滑动时，只需要克服滑动摩擦，由于润滑剂的作用，滑动摩擦力较小，所以电机扭矩相应降低，此时，拉拔力主要与拉丝速度有关。
图4为湿式拉丝机控制电路的线路1E，2E，3E，为交流电机电枢，在交流电机和380V电源之间接交流软启动装置24，4E，5E为收线电机电枢，在收线电机为直流力矩电机，在直流力矩电机和380V电机之间装有恒功率脉宽调节器23。从图4看，点动穿丝时需低速运行，要求电机驱动电源在瞬间能降到240～270V，这时电机输出扭矩为额定扭矩的0.5～0.7。较小的拖动力矩，使拉丝速度减慢至0.5～1米／秒，能满足人工点动穿丝的要求。当踩脚踏开关8，接通时间比例式脉动控制回路，接着就接通接触器C1，电机低速运行。当脚踏时间超过预定点动时间时，则时间比例控制单元切断接触器C1，系统进入低速脉动过程。
由图5分析，采样变压器16、交直流变换器17、平方器18组成负反馈环节，给定积分器19，PI调节器20，小可控硅整流器21组成运算放大环节，首先根据点动穿丝所需的拉丝速度(一般为0.5～1米／秒)，选定一个电位值加到PI调节器20，当电机启动瞬间，电机堵转，负反馈低，PI运放输出大，电抗器饱和程度大，电机端电压高，便于克服较大的拉拔静摩擦力。当电机运转，电机电流变小，电机端电压升高，由于采用平方负反馈，负反馈加强，饱和电抗器22电感量就加大，电机端电压就下降到所需的某一低电压(240～365V)。由于电压的扭矩与电压平方成正比，采用平方负反馈环节可实现扭矩的线性调节。当输入给定值与负反馈值经加法环节进行代数求和再经PI调节器，功率放大，输出直流电压为0～90V，输出的直流电压加到电抗器的直流控制绕组，改变了电抗器的饱和程度，即改变了电抗器各相的电抗量，电机既获得240～365V可调电压。
点动穿丝过程中，电机启动频繁，冲击电流很大，饱和电抗器有极强瞬间过载能力，能适应这种恶劣使用环境，其可靠性远优于半导体功率器件。
2.正常运行前的平稳启动。由于PI调节器20运放输入端先加给定值，此时无负反馈，所以电抗器电抗量很低，电机获得一个启动瞬间冲击电流，一旦启动，由于负反馈环节的作用，电机端电压迅速降到240～270V，达到缓慢起动的目的。从图4、图5看到，通过给定积分器(5～10V)的调节作用，在3～5秒内，电机端电压从240～270V平稳地升到365V左右，交流电机9的扭矩逐渐加大到额定扭矩的90％，通过时间继电器延时控制，接通接触器C2，将380V直接加直流电机，并切除软启动装置。
3.从图6分析点动穿丝。图6为时间比例式脉动控制回路图。在点动穿丝动作过程中，希望每踩一次脚踏开关8，钢丝走丝量为0.5～1米，保证钢丝在钢环上绕2～3圈，足以满足穿一道模的要求，为适应这种穿丝工艺要求，由RJ点动继电器，ST3通电延时时间继电器，ST4断电延时继电器，J辅助继电器构成时间比例式脉动控制回路。当脚踏开关8合上，RJ继电器得电，其一个常开触头RJ接通，由ST3、ST4构成的时间比例可调的脉冲动作。其第二个RJ触头，为C1动作做好准备，当J得电时，C1亦得电，使电机获电动作。当RJ不合或虽然RJ合上，但J不吸合，则C1失电，主电机亦失电不动作。
RJ吸合为系统动作准备好条件，接着ST3得电，J亦得电，经预定的0.5～1秒延时后，使ST4得电，从而切断ST3，亦切断J，ST3失电导致ST4也失电，经预定延时后，他的断电延时闭合的常闭触头又使ST3得电，完成一个周期动作。点动一次的定时为ST3通电延时时间间隔，点动操作的间隔为ST4断电延时吸合的时间。点动时间长短由ST3决定，点动之间间隔时间由ST4决定。
4.因交流拉丝机启动过程不能拉得过长，启动加速度又相当大，故要求收线的加速度相应加大，收线机采用900～1100W的直流力矩电机。从图4看，在380V的主电源和收线电机之间，装有恒功率脉宽装置23，其工作频率为480～520赫兹，有相当好的伺服性能，保证拉丝和收线之间可以同步。
本实用新型的技术特征在于用螺旋伞齿轮带动塔轮旋转，通过改变每对螺旋伞齿轮的速比，实现四个塔轮的不同速度，由塔轮上不同的钢环直径，控制每个拉丝模不同的拉丝速度，达到高速拉丝目的。由软启动装置和继电式时间比例控制回路来配合交流电机的运行，保证点动穿丝和拉丝机平缓启动。用恒功率脉宽调节器保证拉丝速度与收线速度的同步。
图1水箱拉丝机结构示意图图2传动系统和塔轮结构图图3钢丝走向图图4湿式拉丝机控制电路的线路图图5交流软启动装置原理框图图6时间比例式脉动控制回路图下面结合实施例，对本实用新型进一步加以说明将进线直径为1.9mm的钢丝拉成出线直径为0.3mm成品钢丝为例。拉拔道次为19＋1。主电机用22KW交流电机，转速为1450r.p.m。收线机直流力矩电机900W。用皮带轮将电机与塔轮主轴连接，皮带轮小轮直径250mm，大轮直径500mm。四根轴转速分别为第一根轴238.7转／分，第二根轴204.6转／分，第三根轴945.4转／分，第四根轴1101.8转／分。每道次拉拔速度分别为模序号1－拉拔速度0.844米／秒，2－0.984，3－1.147，4－1.337 5－1.559，6－1.818，7－2.12，8－2.472，9－2.882，10－3.36，11－3.918，12－4.568，13－5.326，14－6.21，15－7.241，16－8.443，17－9.845，18－11.479，19－13.385，20－15米／秒。
钠基润滑液PH值为8.5，温度40℃±5℃，润滑液的冷却，通过置于润滑箱壁的蛇形管，通入常温自来水循环冷却，冷却水压力3.5Pa。
翻上翻动手柄，使塔轮露出钠基润滑液表面。调整拉丝模架的位置，以确保穿线时塔轮两钢环间的钢丝位于两模孔的轴线上。最后一个垂直拉丝模6(即第20个拉丝模)，垂直放在润滑箱上部，垂直拉丝模也起到去除过剩润滑剂的作用。
将φ1.9mm半成品钢丝放置在一个可旋转阻尼工字轮放线架上，按照图3钢丝走向进行穿模。进行点动穿丝，踩动脚踏板，由于软启动装置和时间比例式脉动控制回路的作用，将拉丝速度控制在0.75米／秒，动作时间二秒，可拉1.5米长的钢丝，将它穿入第一个拉丝模内，然后在第二个塔轮上，与第一个拉丝模相对应的钢环上缠绕3圈，第一个点动穿丝动作完成。按钢丝走向，周而复始点动穿丝，直至19个拉丝模穿完，将钢丝缠于最后一个导轮(7)上，然后穿过垂直拉丝模，再缠绕在直径为260mm的成品收线机上。由于恒功率脉宽调节器的作用，保证了收线速度和拉丝速度同步。穿丝工作结束，转动翻转手柄，将塔轮轴旋转90°，塔轮及拉丝模全部浸没于润滑液中。
开动启动开关C1，由于软启动装置的作用，电机平缓启动后转到正常功率，拉丝机正常运转，拉拔速度可达15米／秒，拉拔力为1600N。
本实用新型的优点在于1.拉丝机结构紧凑、合理，拉拔功率大，能实现多道次、高速度连续拉拔；2.操作方便、安全，生产效率高；3.设备制造费用低，维修简便。
权利要求1.一种用于金属线材拉拔的湿式拉丝机，由润滑箱1，传动系统2，主轴11，塔轮3和多层拉丝模架4组成，其特征在于塔轮轴10的一端装有螺旋伞齿轮12，相啮合的另一个螺旋伞齿轮12′装在主轴11上，由交流电机9带动主轴11转动，在电源和交流电机9之间按装三相软启动装置，在380V电源和收线机的电机之间装有恒功率脉宽调节器23。
2.根据权利要求1所述的湿式拉丝机，其特征在于软启动装置包括由采样器16、交直流变换器17、平方器18组成的负反馈环节，由给定积分器19、PI调节器20、小可控硅整流器21组成的运放环节和饱和电抗器22。
3.根据权利要求1所述的湿式拉丝机，其特征在于在控制电源与主电机接触器C1之间装有点动继电器RJ、通电延时时间继电器ST3、断电延时继电器ST4、辅助继电器J组成时间比例式脉动控制回路。
专利摘要一种湿式拉丝机，用于金属线材的拉拔设备，属于机械领域。目前，拉拔0.3～0.6mm高强度钢丝的水箱拉丝机，用直流电机无级调速，传动系统采用齿形皮带和齿形轮。本实用新型用交流电机，伞齿轮传动，为了配合拉丝机正常运转，电气部分采用了软启动装置和时间比例式脉动控制回路，使操作方便、安全，生产效率高，设备制造费用低，维修简便。
文档编号B21C1/04GK2060374SQ8921931
公开日1990年8月15日 申请日期1989年11月29日 优先权日1989年11月29日
发明者薛云泉, 郑汉清, 缪振华, 朱磊, 范时荣, 程福兴 申请人:江阴市南菁机械厂, 江阴钢绳厂