專利名稱：主纜纏絲機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在懸索橋主纜上密匝纏繞鍍鋅軟鋼絲的裝置。
背景技術(shù)：
懸索橋符合現(xiàn)代橋梁大跨、重載、美觀的發(fā)展方向，由于主纜是懸索橋的主體結(jié) 構(gòu)，其防護(hù)尤顯重要，主纜防護(hù)的傳統(tǒng)做法是先涂不干性防腐膏，再密匝纏絲，最后 油漆。故主纜纏絲機(jī)是懸索橋安裝施工的主要專用設(shè)備。以往國外有類似設(shè)備但因價(jià) 格高昂，功能不全而使研制者下決心研制國產(chǎn)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)、功能均以達(dá)到或優(yōu)于國 際先進(jìn)設(shè)備為目標(biāo)，經(jīng)十幾年努力，終于研制出主纜纏絲機(jī)，并成功地應(yīng)用于國內(nèi)多 座特大懸索橋施工中。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種懸索橋主纜纏絲防護(hù)的主纜纏 絲機(jī)及其纏絲方法。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，主纜纏絲機(jī)，由主機(jī)、前、后夾持架、導(dǎo)向梁四大部 分組成，
主機(jī)的機(jī)架1是一個(gè)門型下開口框架，機(jī)架橫梁和前立柱上安裝大齒圈托輥，旁 側(cè)立柱上安裝4套夾緊機(jī)構(gòu)7，頂面兩側(cè)安裝傳動系統(tǒng)3、 4，正中安裝走行機(jī)構(gòu)6，兩 側(cè)下方裝有液壓泵站5及工具箱，框架的開口處相應(yīng)夾緊點(diǎn)的立柱下方有拉桿，導(dǎo)向 梁8聯(lián)結(jié)前、后夾持架，
傳動機(jī)構(gòu)的調(diào)頻電機(jī)21聯(lián)接行星齒輪減速器22，通過牙嵌離合器26聯(lián)接前端傳
動裝置23、小齒輪24與大齒圈12聯(lián)接，前端傳動裝置23上有棘輪裝置25，
大齒圈12端面上安裝纏絲機(jī)構(gòu)2，大齒圈12開有跨越索夾的缺口，缺口處裝連接 板14、活動門13、錐銷15，貯絲輪16是個(gè)巻絲筒，它的內(nèi)孔兩端及固定軸上裝有摩 擦輪，張緊裝置17由兩組摩擦輪及一個(gè)彈簧補(bǔ)償裝置18組成，端部纏絲附件19裝在 大齒圈(12)上，用于索夾附近的主纜纏絲。
主纜纏絲機(jī)工作時(shí)，大齒圈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動其上的纏絲裝置，雙股鍍鋅軟鋼絲對 主纜進(jìn)行纏繞，以調(diào)頻控制旋轉(zhuǎn)及走行電機(jī)轉(zhuǎn)速，使纏絲與走行精確匹配，以速度反 饋糾正偏差，實(shí)現(xiàn)密匝纏絲。
本實(shí)用新型有以下特點(diǎn) (1)主纏絲機(jī)和夾持架可沿主纜交替自行，作業(yè)范圍可達(dá)主纜全程，不需要外部機(jī)構(gòu)牽引，快速行走機(jī)構(gòu)，大幅度提高了作業(yè)效率；
(2) 遇到索夾和吊索，液壓驅(qū)動，發(fā)送信號，自動跨越，能連續(xù)行走；
(3) 旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)速與走行速度自動匹配，做到纏絲一圈緊扣一圈，通過微調(diào)裝 置，可適應(yīng)纏絲節(jié)距或直徑公差的變化范圍。
(4) 纏絲時(shí)鋼絲最大張力可達(dá)2.8KN，并可有效調(diào)節(jié)和固定；
(5) 可纏絲主纜節(jié)間全程，通過端部纏絲附件，克服了索夾與齒圈間形成的死 角，可纏絲至索夾端部，也克服了索夾兩端嵌入纏絲的難題；
(6) 操作容易，數(shù)字顯示、 一目了然，安全可靠。 主纏絲機(jī)適應(yīng)直徑為^250 cJ)1200mm懸索橋主纜，主要用途是在懸索橋架設(shè)后
期作主纜防腐，然后密匝纏繞鍍鋅軟鋼絲，形成永久保護(hù)層，延長懸索橋主纜使用壽 命。
圖la、 b是主纏絲機(jī)構(gòu)主、側(cè)視圖 圖2是纏絲機(jī)構(gòu)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是主傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是走行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是液壓系統(tǒng)原理圖
具體實(shí)施方式
參照圖la、 b,主纏絲機(jī)由主機(jī)、前、后夾持架、導(dǎo)向梁四大部分組成。 各機(jī)構(gòu)的作用及原理分述如下 (1)主機(jī)主機(jī)的機(jī)架l是一個(gè)門型下開口框架，由型鋼和鋼板拼焊而成。在它
的橫梁和前立柱上安裝大齒圈托輥；其旁側(cè)立柱上安裝四套夾緊機(jī)構(gòu)7;頂面兩側(cè)安裝 傳動系統(tǒng)3、 4，正中安裝走行機(jī)構(gòu)6。為使重心降低，機(jī)架兩側(cè)下方裝有液壓泵站5 及工具箱。
框架的開口處相應(yīng)夾緊點(diǎn)的立柱下方有拉桿，欲將主機(jī)夾緊時(shí)應(yīng)先安裝好拉桿再 夾緊主機(jī)于主纜ll上，但松開主機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)后，應(yīng)拆下此拉桿，將其用在夾持架9上。
(2) 夾緊機(jī)構(gòu)全機(jī)共有八套夾緊機(jī)構(gòu)7，主機(jī)四套，前、后夾持架9各兩套。夾 緊為手動，輔以專用扳手，夾住手輪，兩人一起使勁，使之至少產(chǎn)生80Kg-m的夾緊力 矩。夾緊機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)是絲桿、螺母和閘瓦。
(3) 傳動機(jī)構(gòu)參照圖3，主傳動機(jī)構(gòu)3由調(diào)頻電機(jī)21驅(qū)動，額定功率15KW，在 116 1450r.p.m范圍內(nèi)可調(diào)速，并采用行星齒輪減速器22減速。電機(jī)聯(lián)接液壓推桿制動器，使制動平穩(wěn)無沖擊。前端有牙嵌離合器26，聯(lián)接前端傳動裝置與小齒輪23，然 后傳至大齒圈12，賦予纏絲的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。牙嵌離合器可控制大齒圈轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)，以適應(yīng) 跨越索夾及懸索時(shí)齒圈活動缺口打開通過的要求。前端傳動裝置上有棘輪裝置25，防 止停車時(shí)因鋼絲張力作用使齒圈反轉(zhuǎn)，防止已纏好的絲松開。大齒圈旋轉(zhuǎn)既可與走行 動作匹配，亦可單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，如在過索夾前齒圈位置調(diào)整及纏繞索夾端嵌入部分時(shí)就地 轉(zhuǎn)幾圈。
(4)纏絲機(jī)構(gòu)參照圖2，纏絲機(jī)構(gòu)2安裝在大齒圈12端面上， 一靠大齒圈的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)纏繞動作，二靠與旋轉(zhuǎn)相匹配的走行速度實(shí)現(xiàn)排鋼絲。"S"形斷面鋼絲 的寬為7mm，但纏絲節(jié)距為4. 5mm，即大齒圈轉(zhuǎn)一圈，主機(jī)行走9mm，完全在機(jī)器的無 級調(diào)速包容范圍之內(nèi)。本機(jī)采用雙頭纏絲方式，故齒圈上有兩套相同的機(jī)構(gòu)。
纏絲機(jī)構(gòu)2包括有大齒圈12、貯絲輪16、張緊裝置17，都裝在大齒圈12端面上。 對索夾端部纏絲，還設(shè)計(jì)有端部纏絲附件19。
A、 大齒圈大齒圈12既是傳動元件，又是纏絲部件的載體。在跨越索夾時(shí)，齒 圈為避開懸索，其上開有缺口，缺口處裝活動門13，過夾時(shí)使缺口朝下，卸下錐銷15， 取下連接板14，打開活動門13。跨越索夾后再關(guān)上活動門13,裝上連接板14和錐銷 15。
大齒圈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動其上的纏絲裝置2，雙股鍍鋅軟鋼絲20對主纜進(jìn)行纏繞， 以調(diào)頻控制旋轉(zhuǎn)及走行電機(jī)轉(zhuǎn)速，使纏絲與走行精確匹配，以速度反饋糾正偏差，實(shí) 現(xiàn)密匝纏絲。主機(jī)架在主纜上的走行及夾持架的走行為同一套傳動機(jī)構(gòu)，二者交替進(jìn) 行。纏絲的張緊力有可調(diào)機(jī)構(gòu)，滿足主纜不同施工階段纏絲的張力值要求。
B、 貯絲輪16的基本結(jié)構(gòu)是個(gè)巻絲筒。它的內(nèi)孔兩端及固定軸上均裝有摩擦輪， 摩擦力依靠軸端螺母和彈簧調(diào)節(jié)。當(dāng)鋼絲在張緊裝置上形成張力時(shí)，貯絲輪上的摩擦 力只起"打稍"的作用(牽制作用)。貯絲輪貯絲量多些則節(jié)間鋼絲接頭少些，既縮短 了接頭的輔助時(shí)間，又提高了纏絲質(zhì)量，故本機(jī)每個(gè)貯絲輪可預(yù)巻絲300Kg (兩盤 600Kg)，完全滿足節(jié)間不接頭或少接頭的要求。
C、 張緊裝置張緊裝置17由兩組摩擦輪17及一個(gè)彈簧補(bǔ)償裝置18組成。纏絲 時(shí)的張力由數(shù)組摩擦輪的摩擦阻力形成，力的大小通過螺母施加的正壓力大小來調(diào)整。 安在兩摩擦輪間的彈簧補(bǔ)償裝置上的張力補(bǔ)償輪18是用以補(bǔ)償貯絲輪上放絲過程中松 緊的微小變化，以及大齒圈中心與主纜中心不重合造成的長度變化量。安在兩摩擦輪間的彈簧補(bǔ)償裝置上的張力補(bǔ)償輪18是用以補(bǔ)償貯絲輪上放絲過程中松 緊的微小變化，以及大齒圈中心與主纜中心不重合造成的長度變化量。
張力大小可從操作箱顯示屏上讀出，張力檢測裝置將張力產(chǎn)生的彈簧變形轉(zhuǎn)換成 位移變化量A L，通過T=f ( A L)的函數(shù)關(guān)系將信號傳輸給旋轉(zhuǎn)齒圈上的無線發(fā)射裝置， 發(fā)射裝置可在20m范圍內(nèi)使固定操作箱接收到，并用數(shù)字顯示于顯示屏上，精確度 0.亂
張力過小或過大都會對纏絲產(chǎn)生不利影響。張力過小纏絲過松，會使防護(hù)失效， 而張力過大易拉斷鋼絲，影響纏絲工作順利進(jìn)行。張力過大亦使纏絲機(jī)功率增大，結(jié) 構(gòu)亦要求更強(qiáng)，可通過調(diào)整裝置改變預(yù)緊力而得到修正
D、索夾端部纏絲時(shí)，為了最大限度靠近索夾，設(shè)計(jì)有端部纏絲附件19。 (5)走行傳動系統(tǒng)參照圖4，走行傳動系統(tǒng)由慢速系統(tǒng)及快速傳動組成。當(dāng)正 常纏絲時(shí)，用的是慢速系統(tǒng)。慢速系統(tǒng)由可調(diào)頻電機(jī)帶動雙級擺線針輪減速器及蝸桿 箱傳動。將動力傳至巻揚(yáng)機(jī)上，巻揚(yáng)機(jī)另一端的繩頭固定在主纜纏絲機(jī)前方第二個(gè)索 夾旁的走行牽引固定端銷軸上。
通過牙嵌離合器的離合(最好在主機(jī)夾緊狀態(tài)下離合)，走行傳動可變快速。當(dāng) 需要快速移動主機(jī)時(shí)，它可以M. 56m/min的速度移動主機(jī)。而移動夾持架9時(shí)快速更 是節(jié)省輔助時(shí)間，提高功效的可靠保證。此時(shí)需將牽引索繞過機(jī)器前方的走行牽引固 定端卡箍的滑輪，轉(zhuǎn)頭固定在夾持架9端頭牽引銷上，夾持架9快速移動的速度為 14. 56m/miru
(6)液壓跨越索夾系統(tǒng)
走行機(jī)構(gòu)6中的高強(qiáng)尼龍走行輪做成雙曲線形，滾動中不傷主纜鍍鋅層，走行輪 抬升與下落由液壓油缸執(zhí)行。當(dāng)走行輪6臨近索夾10端部時(shí)，其前方的一組固定輪正 好上了索夾面，起到臨時(shí)支撐作用。遇到索夾前發(fā)信號，便將信號發(fā)至控制箱中的PLC， 控制系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓換向閥27自動換向，使油缸動作，將走行輪抬起至上索夾的 高度。走行輪順利通過索夾，過完索夾，走行輪又自動落下。
走行輪的安裝位置可通過調(diào)整墊塊改變，不同位置可與主纜不同直徑的中心吻合， 因而改變走行輪的安裝高度可改變機(jī)器適于主纜的直徑，從而達(dá)到一機(jī)多用。
液壓系統(tǒng)工作壓力16MPa，由于設(shè)計(jì)有蓄能器及液壓鎖，使得系統(tǒng)更為可靠、安全。
主機(jī)有走行輪四套，夾持架9有走行輪二套，均與固定輪、傳感器配套使用。 (7)電氣系統(tǒng)
本系統(tǒng)釆用交流三相四線380/220V 50HZ供電制式，由貓道上配電板供電；控制 系統(tǒng)采用以一個(gè)PLC為控制核心，采用帶測速傳感器的高性能矢量控制變頻器為纏絲及主機(jī)走行運(yùn)動速度的精確匹配進(jìn)行控制；采用微功率無線數(shù)傳模塊將纏絲張力傳送 至顯示單元顯示；采用電磁感應(yīng)接近開關(guān)，自動控制液壓系統(tǒng)跨越索夾。
① 主旋轉(zhuǎn)電機(jī)與纏絲(慢速)走行電機(jī)的控制
主旋轉(zhuǎn)電機(jī)M1與纏絲(慢速)走行電機(jī)M2均為變頻調(diào)速電機(jī)，分別采用G7系列 變頻調(diào)速器U1、 U2進(jìn)行變頻調(diào)速控制。在主旋轉(zhuǎn)電機(jī)及纏絲(慢速)走行電機(jī)的高速 軸均裝有一個(gè)測速光電編碼器(PG1、 PG2)，速度信號分別反饋至變頻器U1、 U2，此速 度信號一方面與PLC通過MEM0BUS網(wǎng)絡(luò)(物理接口 RS485)傳送過來的目標(biāo)速度比較， 提高控制精度及改善力矩特性，另一方面通過MEMOBUS網(wǎng)絡(luò)，將速度傳送至PLC， PLC 根據(jù)主旋轉(zhuǎn)電機(jī)與纏絲(慢速)走行電機(jī)之間的速度匹配關(guān)系算法，分別發(fā)出主旋轉(zhuǎn) 電機(jī)M1、走行電機(jī)M2的速度控制命令，以達(dá)到對主旋轉(zhuǎn)電機(jī)M1與走行電機(jī)M2之間的 速度較精確匹配。對于纏絲累積誤差可通過操作箱上加速或減速微調(diào)按鈕進(jìn)行手動調(diào) 整。
② 纏絲張力的測量及顯示
張力檢測裝置將張力產(chǎn)生的彈簧變形轉(zhuǎn)換成位移變化量，此變化量與張力成正比 例函數(shù)關(guān)系。本機(jī)在大齒圈上安裝有2個(gè)高精度的位移傳感器，可與2套張力檢測裝 置彈簧的變形同步位移，此位移量經(jīng)安裝在大齒圈上的微功率數(shù)傳模塊進(jìn)行數(shù)字處理 及高效前向糾錯(cuò)編碼，再經(jīng)FSK高頻調(diào)制后，以無線電的形式發(fā)送至接收裝置。接收 裝置收到此信號后，經(jīng)過解調(diào)及解碼后傳送至PLC，經(jīng)PLC處理后送至顯示單元進(jìn)行顯 示。當(dāng)張力異常時(shí)，PLC可及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號，且報(bào)警值可調(diào)。
③ 液壓系統(tǒng)自動跨越索夾的控制
參照圖5，夾持架油缸6及主機(jī)走行油缸前、后均安裝有電磁接近開關(guān)，當(dāng)走行 輪接近索夾時(shí)，前端接近開關(guān)閉合，PLC控制液壓換向閥27，控制油缸6抬起至上索 夾的高度，當(dāng)走行輪離開索夾時(shí)，后端接近開關(guān)探知走行輪已離開索夾，開關(guān)斷開， PLC控制液壓換向閥，控制油缸下落至纜索表面?？刂葡渖线€設(shè)有電磁閥自動/手動轉(zhuǎn) 換開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打至手動時(shí)，可手動控制油缸的升降。
權(quán)利要求1、主纜纏絲機(jī)，其特征在于由主機(jī)、前、后夾持架、導(dǎo)向梁四大部分組成，主機(jī)的機(jī)架(1)是一個(gè)門型下開口框架，機(jī)架橫梁和前立柱上安裝大齒圈托輥，旁側(cè)立柱上安裝四套夾緊機(jī)構(gòu)(7)，頂面兩側(cè)安裝傳動系統(tǒng)(3、4)，正中安裝走行機(jī)構(gòu)(6)，兩側(cè)下方裝有液壓泵站(5)及工具箱，框架的開口處相應(yīng)夾緊點(diǎn)的立柱下方有拉桿，導(dǎo)向梁(8)聯(lián)結(jié)前、后夾持架(9)，傳動機(jī)構(gòu)的調(diào)頻電機(jī)(21)聯(lián)接行星齒輪減速器(22)，通過牙嵌離合器(26)聯(lián)接前端傳動裝置(23)、小齒輪(24)與大齒圈(12)聯(lián)接，前端傳動裝置(23)上有棘輪裝置(25)，大齒圈(12)端面上安裝纏絲機(jī)構(gòu)(2)，大齒圈(12)開有跨越索夾的缺口，缺口處裝連接板(14)、活動門(13)、錐銷(15)，貯絲輪(15)是個(gè)卷絲筒，它的內(nèi)孔兩端及固定軸上裝有摩擦輪，張緊裝置(17)由兩組摩擦輪及一個(gè)彈簧補(bǔ)償裝置(18)組成，端部纏絲附件(19)裝在大齒圈(12)上，用于索夾附近的主纜纏絲。
專利摘要主纜纏絲機(jī)，涉及一種在懸索橋主纜上密匝纏繞鍍鋅軟鋼絲的裝置。主纜纏絲機(jī)由主機(jī)，前、后夾持架，導(dǎo)向梁組成。本實(shí)用新型主機(jī)與夾持架可交替在主纜上走行；主機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與走行速度可無級調(diào)速，精確匹配，能密匝纏絲；旋轉(zhuǎn)齒圈有活動門，索夾和懸索便于通過，走行輪能自動跨越索夾；本主纜纏絲機(jī)纏絲張力穩(wěn)定、大小可調(diào)、調(diào)控方便、纏絲效率高、質(zhì)量好，適于不同工況下纏絲，操作容易、安全可靠。本實(shí)用新型主要用在懸索橋架設(shè)后期作主纜防腐，然后密匝纏繞鍍鋅軟鋼絲，形成永久保護(hù)層，主纜使用壽命長。
文檔編號E01D21/00GK201132940SQ20072008844
公開日2008年10月15日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者夏朝鵑, 巫書郁, 龐鳳起, 汪西昌, 王員根, 趙梅橋, 鄢懷斌 申請人:中鐵大橋局集團(tuán)第七工程有限公司