高壓交聯電纜防塵薄膜包帶自動拆除裝置設計

陳建平

（浙江晨光電纜股份有限公司 浙江平湖）

1.存在問題

在高壓交聯電纜生產中，為了防止絞好的纜芯表面受污染，采取在纜芯表面繞包一層薄膜包帶的防護措施，該措施是在絞線與交聯工序之間進行，薄膜包帶做為防護層，將一直到該電纜開始進行交聯工序進入擠出機前再拆除，以保證已絞合好的纜芯，免受外界污染，確保電纜質量。

絞線工序的纜芯表面薄膜包帶繞包防塵不存在問題，而交聯工序進行拆除薄膜包帶尚沒有一種專用的設備或裝置，能夠自動拆除薄膜包帶，都是人工拆除。人工拆除薄膜包帶工作本身簡單，但因交聯機24 h連續(xù)不停生產，拆除薄膜包帶必須與之同步進行，因長時間晝夜不停地重復操作，操作人員極易出現疲勞，尤其是在晚班時段。致使薄膜包帶未及時拆除情況發(fā)生，如不能及時被發(fā)現處理，會使薄膜包帶進入擠出機，造成比較嚴重的質量問題。為此往往多安排人替換進行，不僅加大了人工成本，也不能完全排除人員疲勞的情況出現。

2.解決方案分析

由上述分析可見，在交聯生產工序時，有必要設計一臺自動拆除薄膜包帶裝置，來代替人工拆除，既可降低人工成本，又能避免因人的疲勞導致質量事故的發(fā)生。結合現場情況，分析該裝置設計難點主要有以下兩方面。

（1）交聯機在工作時，纜芯從儲線架出來后，要經過幾十米的行走過程后，才能到達擠出機，在這一過程中，如果纜芯全部暴露在自然環(huán)境中，容易受到污染或損傷，因此，為了盡量避免纜芯遭受污染或損傷，在纜芯進入交聯擠出機前，大部分都處于密閉的保護管道中，只有上牽引部分暴露在保護管外。為了減少纜芯在這一段被污染的可能性，在裝有上牽引的房間內，要盡可能地減少人員的活動。另外，拆除薄膜包帶的工作區(qū)域應距上牽引盡可能的近一些，使拆除了薄膜包帶后的纜芯直接暴露在空間盡量少。從現場來看，最佳位置只有在與主機同樓層的、裝有更換纜芯夾持裝置的地方。由于其位置空間有限，又裝有一套纜芯夾持裝置，使拆除薄膜包帶裝置的結構尺寸受到一定的限制。

（2）在絞線工序繞包時，薄膜包帶是整盤裝于繞包頭上，當纜芯向前行走時，繞包頭圍繞纜芯做回轉運動，將放帶盤的張力控制調整好，薄膜包帶就能順利地繞包在纜芯上，通過對纜芯行走速度、繞包頭回轉速度的調節(jié)，實現不同繞包節(jié)距的變換。而要保證在交聯生產過程中，順利地將薄膜包帶從纜芯上拆除下來，用手直接拆是比較容易的，但這項看似簡單的工作要采用裝置進行卻有一定難度，因為在拆除時，裝置拆除動作即要考慮能順利地將繞包在纜芯外的包帶拆除，還要考慮繞包時包帶節(jié)距的變換、纜芯速度的變化等對拆除運動的影響；對拆除下來的薄膜包帶，必須予以收集，否則整個拆除現場將混亂不堪，拆除工作也不可能順利進行。要想使拆除裝置的整個動作流暢順利，必須同時具有：完成拆除薄膜包帶的拆除功能；適應因節(jié)距、行走速度變化而帶來的拆帶速度變化的功能；將拆下來的薄膜包帶方便收集的功能。

3.裝置設計

經過對比分析，該裝置采用皮帶傳動結構方式，結構如圖1、圖2所示，工作原理：在交聯機工作時，尚未拆除薄膜包帶前的導體，從中心管下部向上行走，至中心管出口，先將前面的薄膜包帶，人工拆下一部分并纏繞在收卷軸上，然后啟動變頻調速電機，經直連的減速機輸出動力，帶動中心管作旋轉運動。旋轉主面板與中心管固定連接，因此旋轉主面板隨中心管一起旋轉，旋轉方向與薄膜包帶拆除方向一致，隨著旋轉運動，薄膜包帶被拆除，與此同時，通過收卷軸座、軸承等安裝于主面板上的收卷軸，也隨著主面板作繞中心管的旋轉運動。收卷軸在隨主面板繞中心管旋轉的同時，通過收卷皮帶輪、收卷皮帶、固定皮帶輪之間的相對運動，產生了自旋轉運動，這個運動完成了將拆下的薄膜包帶收卷成盤的功能。從而實現一個動力構件與兩個執(zhí)行構件運動鏈的合理匹配，使得整個裝置的尺寸與重量大幅度減小。為了確保收卷運動的速度始終能滿足拆除薄膜包帶的需要，中心固定皮帶輪的直徑是收卷皮帶輪直徑的3倍多，則收卷皮帶輪的旋轉速度也就是中心管旋轉速度的3倍多，通過摩擦離合器的作用，達到收卷軸始終處在合適的收卷速度。通過調節(jié)該套摩擦離合器的螺母，可調節(jié)摩擦片之間的壓緊力。

圖1 拆除裝置結構原理示意圖1

圖2 拆除裝置結構原理示意圖（2）

針對因節(jié)距或行走速度變化帶來的拆帶速度變化的問題，同時考慮到在收卷過程中，可能會出現薄膜包帶發(fā)生斷帶、或被突然拉緊的情況，從電氣控制上設計了一套斷帶及張力異常調節(jié)報警裝置，裝置安裝有上限位、下限位、擺桿，以及大小傳感輪、傳感皮帶、精密電位器等，當張力出現異常或斷帶時，搭在薄膜包帶上擺桿的擺動幅度，會隨之加大，隨著擺桿擺動幅度的變化，通過大傳感輪、傳感皮帶、小傳感輪的傳動，使擺桿的擺動信號放大，然后再傳給精密電位器，精密電位器接收到這些信號后，將調整信號通過控制器，反饋至變頻調速電機，使得變頻調速電機的速度發(fā)生相應的變化，則旋轉主面板及收卷軸的轉速，也會產生相應的變化，從而使被拆包帶的張力趨于穩(wěn)定。當張力過大時，擺桿被抬高的幅度將會超過上限位，則上限位在接到相應的感應信號時，會馬上接通報警線路，蜂鳴報警器報警；當張力過小或出現斷帶情況時，擺桿自然下垂到底，下限位接到相應的感應信號，同樣接通報警線路進行報警。

圖3 電氣控制原理圖

電氣控制原理見圖3，當三相電源接通后，合上QF開關，按下啟動按鈕SB1，KM接觸器線圈通電，KM1、2、3主觸點與KM4輔助觸點吸合，變頻電機的風機通電工作，變壓器通電，輸出24 V電源，因變頻器串接口與調節(jié)旋鈕是串聯連接，當將組合轉換開關打至手動位置時，串接口直接導通，此時直接通過調節(jié)旋鈕控制輸出頻率，實現電機手動調速；當將組合轉換開關打至自動位置時，串接口通過精密電位器導通，此時相當于在原調節(jié)控制線路上，增加了一個調節(jié)旋鈕。同時，另一組開關接通警報器線路，當上限位或下限位接收到感應信號時，其相應開關閉合，蜂鳴警報器通電報警，同時中間繼電器KA線圈通電，串接在頻率調節(jié)線路中的常閉點打開，收卷調速電機停止工作。

4.使用效果

薄膜包帶自動拆除裝置經裝配調試進行空試運轉正常后，安裝在VCV立式交聯電纜生產線上。經過較長時間的運行使用表明，效果良好，基本實現了自動拆除與收集等功能，大大減輕了操作工人的勞動強度，避免了因人工疲勞可能出現的質量風險，節(jié)省了人工費用，降低了制造成本，取得了預期效果。

該套裝置已獲得國家專利（專利號ZL 2008 2 0169991.6）。