一種新型卷管機(jī)的設(shè)計(jì)方案

周文領(lǐng)，楊逸君，徐桂華

（江蘇省防汛防旱搶險(xiǎn)中心，江蘇 南京 211500）

0 引言

江蘇省防汛防旱搶險(xiǎn)中心抗旱排澇隊(duì)現(xiàn)擁有各型號(hào)大口徑扁平復(fù)合排水軟管，主要材質(zhì)為聚氨酯或涂塑。壁厚為3±0.2 mm，延伸率為0.2%，膨脹率為3.4%，附著強(qiáng)度為72.8 N/25 mm，單位長(zhǎng)度質(zhì)量為2560 g/m。扁平復(fù)合軟管，具有彎曲度高、體積小、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，在抗旱排澇和防汛搶險(xiǎn)工作中，作為抗旱排澇輸水的主要設(shè)備，得到了廣泛的運(yùn)用，在歷年的防汛工作中出動(dòng)數(shù)量、使用頻率上都占據(jù)重要地位。隨著水利工程管理科學(xué)化發(fā)展和倉(cāng)庫(kù)物資管理的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，現(xiàn)排水軟管的盤卷、安置主要存在以下問題：① 排水軟管材質(zhì)較軟、重量較大，收卷時(shí)需要將軟管完全平鋪于地面上，需要很大的工作場(chǎng)地，常常受到限制。② 人工盤卷所消耗的人力、時(shí)間代價(jià)較高，占用了大量的維修養(yǎng)護(hù)時(shí)間；③ 人工盤卷的排水軟管，形狀不規(guī)則，不均勻，無(wú)法滿足倉(cāng)儲(chǔ)可視化、精細(xì)化的要求。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

1.1 采用電動(dòng)盤卷的方式，降低排水軟管盤卷作業(yè)損耗，提高工作效率

1.2 通過設(shè)計(jì)卷管機(jī)的直徑、構(gòu)造方式，滿足下列要求：

1）卷好的排水軟管易于拆卸。

2）線盤收縮可卷不同規(guī)格及長(zhǎng)短的排水軟管。

3）裝置使得每一卷排水軟管的形狀、直徑統(tǒng)一且美觀。

4）能在各種復(fù)雜條件下順利、方便地進(jìn)行導(dǎo)線收放。

5）具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、重量輕、操作靈活、搬運(yùn)方便的優(yōu)點(diǎn)。

6）針對(duì)不同外徑的排水軟管，裝置上配有可以調(diào)節(jié)寬度的整形器。

7）卷管機(jī)盤內(nèi)徑為240 mm，外徑為1100 mm，寬度為500 mm。

8）卷管機(jī)右側(cè)板可以拆卸，并調(diào)整繞線盤內(nèi)寬度范圍在450~500 mm。

9）通過變頻器三擋調(diào)速，根據(jù)不同使用情況下具體需求，調(diào)整卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)三擋調(diào)速功能。

10）通過控制箱實(shí)現(xiàn)卷筒的正反轉(zhuǎn)功能。

11）當(dāng)排水軟管全部收縮到卷管盤后，可通過手柄縮小繞線盤的內(nèi)徑，使排水軟管可容易地從盤上取下。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 示意圖片

圖1 卷管機(jī)示意圖Fig.1 Schematic diagramof Coiling machine

2.2 卷管機(jī)有關(guān)參數(shù)

卷管機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：1500 mm×900 mm×1350 mm；重量：250Kg。

表1 卷管機(jī)有關(guān)參數(shù)Tab.1 Coiling machine related parameters

2.3 工作原理

1）卷管機(jī)用電動(dòng)機(jī)直接安裝在減速箱上，無(wú)需采用皮帶傳動(dòng)。

2）卷管機(jī)前置有整形器，整形器無(wú)需電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

3）底框用6#槽鋼，底部有安裝用的孔，方便固定。

4）右側(cè)板的拆裝采用拼帽方式，自動(dòng)夾緊固定方式。

5）卷管機(jī)內(nèi)徑采用變徑式，當(dāng)收管完成后將排水軟管捆扎好，然后通過在卷管機(jī)減速箱左側(cè)的手柄轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到減小內(nèi)徑，從而輕松將排水軟管從卷管機(jī)上取下。

6）卷管機(jī)的變徑方式采用四爪卡盤方式。

7）配有電氣控制箱，卷管機(jī)控制采用接觸器直接啟動(dòng)方式控制，工作時(shí)有報(bào)警燈指示。

8）卷管機(jī)收排水軟管時(shí)從卷管機(jī)左側(cè)進(jìn)管，方便快捷。

9）減速箱輸出軸配有安裝繞線盤用法蘭，繞線盤與法蘭間通過螺釘安裝。

10）整形器夾棍均采用內(nèi)置軸承式，軸承型號(hào)6204。

11） 卷筒活動(dòng)側(cè)板夾塊軸承為6012。

2. 4 操作方法

1）開機(jī)前，先變徑到最大位置（直徑約為240 mm）。

2）將排水軟管穿過整形器進(jìn)入卷管機(jī)，將排水軟管固定在卷管機(jī)上，二側(cè)板上進(jìn)行固定。

3）啟動(dòng)收管按鈕，卷管機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)收管。

4）當(dāng)收卷完排水軟管后，按停止按鈕，電機(jī)停止。

5）將排水軟管捆扎固定好。

6）在減速箱左側(cè)裝上手搖手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)使繞線盤內(nèi)徑減小，使排水軟管與線盤內(nèi)徑處于松馳狀態(tài)。

7）拆下卷管機(jī)活動(dòng)右側(cè)板

8）從卷管機(jī)上取下排水軟管。

9）裝上右側(cè)板，轉(zhuǎn)動(dòng)手搖手柄，使卷管機(jī)內(nèi)徑放大到最大240 mm，取下手搖手柄，即可進(jìn)入下一工作過程。

注：在收放軟管過程中，手搖手柄必須固定好，否則在收放軟管過程中手柄會(huì)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)而跌落，以免產(chǎn)生危險(xiǎn)。

注：為保證設(shè)備的正常使用，使妥善保管，及時(shí)清潔，除油膩。

2.5 卷管機(jī)內(nèi)徑變化使用說明

在卷管機(jī)內(nèi)徑由4根幅條組成，每根幅條與四爪卡盤的四爪分別焊接

牢固，通過四爪保證幅條能在卷管機(jī)在徑向上下滑動(dòng)，以便能改變卷管機(jī)的內(nèi)徑大小。四爪卡盤的四抓活動(dòng)通過減速箱左側(cè)的手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.6 卷管機(jī)定速設(shè)置方法

1）設(shè)定速度時(shí)必須在停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行。

2）通過卷管機(jī)的變頻器上參數(shù)設(shè)置進(jìn)行調(diào)速。

3）共有三檔速度，對(duì)應(yīng)于電氣控制箱的三個(gè)開關(guān)。即每個(gè)開關(guān)對(duì)應(yīng)一個(gè)速度。

4）三檔速度分別對(duì)應(yīng)變頻器的參數(shù) F4-18~F4-20設(shè)置速度。

變頻器參數(shù)設(shè)置方法：按 MENU 鍵，顯示 F0--,按四次▲鍵，顯示 F4--，按 ENTER 鍵，按▲鍵，連續(xù)按 18 次，顯示 F4-18，按 ENTER 鍵，顯示原設(shè)置的速度頻率值。按▲▼鍵即可修改修值（▲為增加，▼為減?。?，當(dāng)數(shù)據(jù)修改至需要的數(shù)值后，按ENTER 健，說明數(shù)據(jù)已修改成功。然按 MENU 鍵三次，直至顯示頻率值。（以上以設(shè)置 F4-18 為例。設(shè)置其余兩個(gè)數(shù)據(jù)的方法相同）。

2.7 正反轉(zhuǎn)電氣原理圖

表2 變頻器有關(guān)參數(shù)Tab.2 Inverter related parameters

2.8 卷管機(jī)的維修和安全使用

為了保持卷管機(jī)的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命 ，必須對(duì)電機(jī)、變速箱的維護(hù)和保養(yǎng)。操作者必須了解整設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能，熟練掌握使用方法。

圖2 正反轉(zhuǎn)電氣原理圖Fig.2 Positive and negative electrical schematic

3 設(shè)計(jì)效果

3.1 提高工作效率

卷管機(jī)采用自動(dòng)化設(shè)計(jì)，減少了作業(yè)需要人工數(shù)，縮短了水管盤卷時(shí)間，提高了工作效率。

經(jīng)測(cè)算，每一卷水管盤卷由的卷管機(jī)盤卷后可減少2個(gè)人工，工時(shí)由原先的30分鐘縮減到5分鐘,在大規(guī)模水管收卷作業(yè)中起到至關(guān)重要的作用。

表3 人機(jī)工作效率對(duì)比Tab.3 Man-machine efficiency comparison

3.2 改善作業(yè)環(huán)境

自動(dòng)化、可視化的設(shè)計(jì)方式，使得卷管機(jī)工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)工人手忙腳亂、水管隨地亂鋪等情況，使得作業(yè)過程緊緊有條，符合水利行業(yè)的可視化、精細(xì)化要求，大大改善了工作環(huán)境。

3.3 延長(zhǎng)使用壽命

摒棄了原始的人工手動(dòng)盤卷方式，避免了因蠻力彎折、地面拖拉摩擦等盤卷時(shí)出現(xiàn)的情況帶來(lái)的水管磨損、彎折等問題，大大延長(zhǎng)了水管的使用壽命。

3.4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著

新型卷管機(jī)的設(shè)計(jì)，是水利行業(yè)的一次創(chuàng)新之舉。大大提高了應(yīng)急搶險(xiǎn)管理水平和能力，是適應(yīng)水利行業(yè)發(fā)展的新型機(jī)器設(shè)備，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)是一項(xiàng)值得推廣和廣泛應(yīng)用的設(shè)計(jì)，具有顯著的社會(huì)效益。

4 結(jié)論

大口徑扁平復(fù)合軟管卷管機(jī)通過齒輪變徑的方式，可達(dá)到自動(dòng)盤卷、多次盤卷，可調(diào)速、可拆卸的目的，極大程度上減少了人力資源成本和工作時(shí)間，提高工作效率，推動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)可視化、規(guī)范化、精細(xì)化發(fā)展，服務(wù)于我國(guó)的防汛防旱搶險(xiǎn)工程。

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