LH9-900拉丝机卷筒机构设计
拉丝机传动装置设计.
摘要国内机械行业可以为制造业提供几乎所有的装备，但毋庸讳言，国内的拉丝行业的水平和实力在国际市场上还不算是强者。
拉丝机行业在制造业中的地位，既取决于技术进步和结构调整，也取决于为制造业的发展战略与市场前景。
而拉丝机的发展，使得减速机的传动精度越来越来高。
减速器在拉丝机应用中有非常重要的位置，而拉丝机重要部件电机和滚桶也得到了发展。
这为拉丝机选择中提高了不少的难度，但随着减速机等的发展，拉丝机也得到了更好的发展。
拉伸也称模具拉伸、拉丝、拔丝、伸拉等，是指在常温下通过拉伸模具对金属材料进行压力加工的一种工艺方法，通过拉丝拉伸可以将圆铜杆加工成为所需要的各种规格的圆铜（铝、铜包铝、铜包钢、不锈钢等）单线。
拉丝机由拉丝部和卷取部构成，拉丝部由拉丝轮和模具固定架、模具组成，线材穿过模具后，在拉丝轮上绕卷，当拉丝轮和卷取轮运转时，卷取轮运转提供线材的牵引张力，在牵引张力作用下，线材通过拉丝轮卷绕使线材通过拉丝模具，使线材不断从粗到细，从而得到不同线规的线材。
关键词：拉丝机；减速机；电机AbstractDomestic machinery industry can provide almost all of the equipment for manufacturing, but needless to say, the level of domestic wire drawing industry and strength in the international market also is not the strong. Wire drawing machine in the position in manufacturing industry, depends on technological progress and structural adjustment, also depends on the development strategy and the market prospects for manufacturing.And the development of wire drawing machine, make high transmission precision of the speed reducer is more and more. Reducer in the applications of wire drawing machine has a very important position, important parts and wire drawing machine motor and roller, also obtained the development. For the increase in wire drawing machine to choose a lot of difficulty, but with the development of the reducer, such as, wire drawing machine also get better development.Stretching also calls the mould drawing, wire drawing, wire drawing, stretch, and so on, refers to the normal temperature through tensile mold, pressure of the metal material processing of a kind of process method, through wire drawing tension can be round copper rod processing as required for all kinds of round copper, aluminum, copper clad aluminum, copper clad steel, stainless steel, etc.) single line. Wire drawing machine is composed of wire drawing and winding, wire drawing department is composed of wire drawing wheel and mold fixed shelf, mold, wire through the mold after coiling on wire drawing wheel, when wire drawing wheel and winding wheel running, coiling wheel operation to provide the drawing of the wire tension, under the effect of traction tension, the wire, through the wire winding wire by wire drawing die, the wire from coarse to fine, so as to get a different gauge wire.Key words: wire drawing machine; Reducer; The motor第一章绪论金属制品是冶金工业中的重要一环，但在我国该行业却是一个薄弱环节，机械、电气设备陈旧，阻碍了行业的发展。
拉丝机卷筒结构[实用新型专利]
![拉丝机卷筒结构[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/75f890f6b7360b4c2e3f64f3.png)
专利名称：拉丝机卷筒结构
专利类型：实用新型专利
发明人：李国府,顾文英,吴松良,张帅申请号：CN201420509760.0
申请日：20140905
公开号：CN204135087U
公开日：
20150204
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种拉丝机卷筒结构，包括底座、卷筒和主轴，所述底座安装在拉丝机的机架上，所述卷筒的一侧固定在底座上，另一侧设置有卷筒盖，所述主轴自上而下依次穿过卷筒盖、卷筒和底座，顶端通过压紧螺母固定，所述卷筒和卷筒盖与主轴之间相互固定，所述底座与主轴之间通过轴承连接，在所述卷筒内设置有内胆，所述内胆一侧固定在底座上，在所述内胆内侧设有喷水口，在所述底座上分别设置有送水口和回水口，所述送水口与喷水口通过水管相连，在所述卷筒的内壁上设置有沿竖直方向的齿槽。
本实用新型可以提高其散热冷却效果，减少拆卸清洗工作，在提高工作效率的同时降低企业生产成本。
申请人：江阴市华方机电科技有限公司
地址：214423 江苏省无锡市江阴市周庄镇长禄路18号
国籍：CN
代理机构：江阴市同盛专利事务所(普通合伙)
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直进式拉丝机卷筒拉拔过程热力耦合数值模拟
直进式拉丝机卷筒拉拔过程热力耦合数值模拟宋军;唐倩;柳溢沛;杜雪松;卢晓冬【摘要】卷筒是拉丝机主轴箱的组成部分,其内部采用窄缝式水冷结构,对拉丝机的冷却起重要作用.为分析卷筒在拉拔过程中的变形和受力,基于热力耦合有限元理论,建立了卷筒更加精确的热力耦合有限元模型,对其第一道次拉拔时的热力耦合效应进行了数值模拟,分析了温度场和热应力场对卷筒的影响,获得了热力耦合作用下卷筒的变形规律和Mises应力分布规律.利用数值模拟方法得到的结果更符合卷筒的实际工况,为卷筒的结构优化设计提供理论参考.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)006【总页数】4页(P12-15)【关键词】卷筒;数值模拟;热应力场;热力耦合【作者】宋军;唐倩;柳溢沛;杜雪松;卢晓冬【作者单位】重庆大学机械工程学院,重庆 400044;重庆大学机械工程学院,重庆400044;重庆大学机械工程学院,重庆 400044;重庆大学机械工程学院,重庆400044;重庆大学机械工程学院,重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TH1140 引言直进式拉丝机是一种金属线材加工的设备，可对多种金属丝进行伸线加工，由机架、主轴箱、防护罩、模具盒、二级带传动、电机安装组件、电控系统等部分组成，具体装配图如图1所示。
卷筒是拉丝机的核心部件，其壁厚对整个主轴箱的冷却起着重要的作用。
壁厚越薄，冷却水带走卷筒壁热量的能力越强，但卷筒的强度和刚度会因此而降低。
拉丝机在运行时，高温的钢丝缠绕在卷筒上，钢丝将热量传递给卷筒，卷筒不仅要承受钢丝箍紧产生的机械载荷，还要承受钢丝传递的热载荷。
因此，对卷筒进行热力耦合模拟具有非常重要的意义。
目前国内外对卷筒的研究比较少，黄仲勇对卷筒进行了静力分析，得到了不同材质和拉拔力的情况下卷筒的变形；潘洋宇[1]对卷筒进行了模态分析，得到了其固有频率和振型，为拉丝机的优化设计提供理论依据；冯涌涛[2]针对卷筒在根部的磨损情况设计了一种分体式卷筒，其具有更换便捷、简单实用的特点。
低碳钢拉丝机卷筒结构的改进设计_冯涌涛
1 问题的提出
目前八钢生产的铁丝均采用低碳钢盘条作为原 料，其代号为 LS，直径 Φ6.5mm。铁丝生产设备为滑 轮式和直进式拉丝机。铁丝生产的最初工序为拉拔， 经过放线、剥壳（去除原料表面的氧化铁），由卷筒卷 取，同时给钢丝拉拔力带动铁丝通过拉丝模压缩其 直径。低碳钢盘条经过若干道次的拉拔，达到相应的 直径后经收线机收线成卷以待进一步加工。
保税区、国际陆港区两个百亿级组团。同时，2016 年要抢抓“五大中心”历史机遇，发挥区位和功能
要素优势，大力促进商贸物流业，增创经济发展新优势。将在北站片区建设国际物流中心，将附近的
央企、疆企及市属企业进行资源整合、综合开发，计划利用铁路优势开设 33 条路线，推动物流业发
展。
（本刊摘编）
41
图 5 完整的卷筒结构简图
4 结束语
卷筒结构改进后，磨损后的卷筒只需更换活动 件，操作简单，不需用电动葫芦，单人即可操作。据 生产现场统计，改进后可节省更换卷筒的时间 50% 以上，提高了拉丝机的开机率。
通过改进卷筒结构，延长了卷筒的使用寿命，降 低了备用卷筒的储备量，减少了卷筒对生产资源的 占用。
2016 年第 1 期
新疆钢铁
总 137 期
低碳钢拉丝机卷筒结构的改进设计
冯涌涛
（新疆八一钢铁股份有限公司）
摘 要: 低碳钢丝的拉拔机卷筒磨损后会制约生产的顺行。卷筒磨损主要出现在根部及以上 30～40mm 处，根
据这一特点对卷筒结构进行了改进设计。设计成分体式卷筒：一部分为卷筒本体，一部分为活动件。卷筒本体稍
根据设计构思将卷筒设计成两部分：一部分为 卷筒本体：一部分为活动件。卷筒本体须保持原有的 刚度和强度，活动件应能可靠地固定在卷筒本体上， 能便捷地拆装。 3.1 卷筒本体结构改变
钢丝拉拔生产(第六章)拉丝机
结果：
(1)随着卷筒的不停的旋转，扭转不断地累加在同一段钢丝上，这种局部扭转是必须避免的。 (2)由于钢丝是运动的，总的扭转量被各段钢丝所分担，每πD长度上扭转360°，钢丝能够承受。
滑轮式拉丝机的特点：
优点：(1)结构简单，易于制造和加工。 (2)通常采用交流电机拖动，传动系统简单。 (3)操作简单，易于掌握，维修容易。 (4)拉拔过程中，钢丝与卷筒表面不产生滑动，因此，卷筒不易磨损，钢丝表面不易磨损。 (5)钢丝在卷筒上停留时间长，冷却效果好。 ☆(6)如果中间某一卷筒因故障临时停车时，其后面的卷筒仍可照常工作一段时间。 缺点：(1)钢丝较多，钢丝弯曲次数增加，拉拔过程中钢丝沿自身轴线产生扭转，因此，存 在弯曲应力。 (2)穿线复杂，辅助时间花费较多。
2、标准表示法
L×××· ×-×-××
拉拔卷筒直径(mm) 拉拔道次(1-21) 设计程序号(1、2、3……)
分离标点
第一卷筒公称拉拔力等级，即 公称拉拔力的1/10
拉丝机类型代号（Z、H、W、 D、S、T） 拉丝机代号（固定不变）
注：(1)公称拉拔力的单位：牛(N) (2)组合式拉丝机按组合次序排列，中间用“+”连接。
拉丝机
主讲：石永亮
一、拉丝机的分类
1、按拉拔道次分： 单次拉丝机：钢丝在拉丝机上仅拉拔一次，即钢丝只通过一个拉丝模。 多次拉丝机：钢丝在拉丝机上拉拔多次，即钢丝通过多个拉丝模。 2、按工作原理分： 无滑动式拉丝机：拉拔时钢丝与卷筒之间基本无相对滑动。 滑动式拉丝机：拉拔时钢丝与卷筒之间有相对滑动。 3、按卷筒工作位置分： 立式拉丝机：卷筒轴线垂直于地平面。 卧式拉丝机：卷筒轴线平行于地平面。 4、按卷筒工作位置分： 交流电机传动的拉丝机（简称交流拉丝机） 直流电机传动的拉丝机（简称直流拉丝机） 5、按钢丝的受力状态分： 无反拉力拉丝机 带反拉力拉丝机
第2章 总体结构设计
第2章 总体结构设计
2.1提出问题
LH9/900拉丝机共有9个卷筒，钢丝要经过9次拉拔，每一次的拉拔力矩和拉拔速度均有差异。
进丝后的第一个卷筒的拉拔速度最慢，而拉拔力矩最大，为减少设计工作量，只取第一个卷筒进行强度设计，其余卷筒只是相应的蜗轮蜗杆传动副传动比发生变化，其余尺寸均可保持不变。
设计LH9/900拉丝机卷筒机构，进丝速度v=0.56m/s ，最大拉丝转矩T=m KN ⋅71，拉丝机卷筒直径定为D=900mm 。
由 60
1000⨯=D n v π 拉丝转速 min 12900
60100056.0601000r D v n ≈⨯⨯⨯=⨯=ππ 2.2传动路线设计
传动共用两级传动，先采用一级带传动，把电机的转矩传给工作机，再经过一级蜗杆蜗轮传动，实现大传动比的减速。
蜗轮带动主轴转动，再将转矩传给卷筒实现卷丝，如图1-1。
图2-1传动路线示意图
2.3结构布局设计
为了让蜗杆有足够的润滑，蜗杆轴水平安装在下箱体，润滑油淹至蜗杆下部1/3处，蜗轮水平布置，轴心线垂直，安装在主轴上。
主轴上端安装卷筒，为了卷筒与主轴联接可靠，定心准确，可在主轴上端安装卷筒部位，加工一锥度。
因拉丝过程中，钢丝与卷筒摩擦，会产生大量的热量，为保证成丝率，减少热变形，可在卷筒内部增加一喷水冷却系统，在下部加一风冷系统。
为防止水冷系统的冷却水进入主轴及蜗轮蜗杆传动副，就在卷筒与主轴间加一挡水圈，并采取相应的密封措施。
上、下箱体和卷筒均可采用砂型铸造。
卷筒因外表面与钢摩擦，磨损量较大，因此可在相应部位车削一定厚度，然后堆焊一层耐磨硬质合金。
LH9-900拉丝机卷筒机构设计
优秀设计摘要LH9/900拉丝机共有9套卷筒机构，进丝方向第一套承受转矩最大，为了减少设计计算量，只取第一套卷筒机构进行设计计算。
每一卷筒机构均有一独立的电机作为儿立动力源。
本文对该卷筒机构的传动方案设计，动力电机的选择，卷筒机构中的蜗杆传动及几何参数的计算，主轴的几何参数计算，轴承承载能力和寿命的校核计算，以及冷却系统的选取和布置均作了详细的说明介绍。
关键词：LH9/900拉丝机，卷筒机构，拉丝强度，拉丝速度AbstractThe LH9/900 drawing machine altogether has 9 sets of a reelsorganizations, enters the silk direction first set of withstandingtorque to be biggest, in order to reduce the design calculationquantity, only takes the first set of a reel organization to carry onthe design calculation. Each a reel organization has an independentelectrical machinery to set up the power supply as the son.This article to this a reel organization transmission plan design,power electrical machinery choice, in a reel organization worm driveand geometry parameter computation, main axle geometry parametercomputation, bearing bearing capacity and life examinationcomputation,The main axle geometry parameter computation, the bearing bearingcapacity and the life examination computation, as well as the coolingsystem selection and the arrangement has made the detailed showingintroduction.Key word:LH9/900 drawing machine, a reel organization, wiredrawingintensity, wiredrawing speed前言LH9/900拉丝机是目前国内较先进的拉丝设备，钢丝经多次拉拔成型。
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优秀设计摘要LH9/900拉丝机共有9套卷筒机构，进丝方向第一套承受转矩最大，为了减少设计计算量，只取第一套卷筒机构进行设计计算。
每一卷筒机构均有一独立的电机作为儿立动力源。
本文对该卷筒机构的传动方案设计，动力电机的选择，卷筒机构中的蜗杆传动及几何参数的计算，主轴的几何参数计算，轴承承载能力和寿命的校核计算，以及冷却系统的选取和布置均作了详细的说明介绍。
关键词：LH9/900拉丝机，卷筒机构，拉丝强度，拉丝速度AbstractThe LH9/900 drawing machine altogether has 9 sets of a reelsorganizations, enters the silk direction first set of withstandingtorque to be biggest, in order to reduce the design calculationquantity, only takes the first set of a reel organization to carry onthe design calculation. Each a reel organization has an independentelectrical machinery to set up the power supply as the son.This article to this a reel organization transmission plan design,power electrical machinery choice, in a reel organization worm driveand geometry parameter computation, main axle geometry parametercomputation, bearing bearing capacity and life examinationcomputation,The main axle geometry parameter computation, the bearing bearingcapacity and the life examination computation, as well as the coolingsystem selection and the arrangement has made the detailed showingintroduction.Key word:LH9/900 drawing machine, a reel organization, wiredrawingintensity, wiredrawing speed前言LH9/900拉丝机是目前国内较先进的拉丝设备，钢丝经多次拉拔成型。
该拉丝机采用PLC自动化控制，生产效率高，断丝率低，工人劳动强度小等优点。
卷筒机构是该拉丝机的重要组成部份，其主要完成在焊丝裹入药芯初步、成型后进行扎紧至焊丝要求直径的工作。
其旋转精度和热变形量都直接影响拉丝质量，旋转精度和热变形量又受到其内部各传动部件的影响。
目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (Ⅱ)前言 ........................................................................................................................... I II 目录 ............................................................................................................................. I V 第1章绪论 (1)1.1药芯焊丝的发展简介 (1)1.2拉丝机简介 (2)第2章总体结构设计 (3)2.1提出问题 (3)2.2传动路线设计 (3)2.3结构布局设计 (3)第3章设计计算 (4)3.1计算功率，分配传动比 (4)3.2蜗杆蜗轮传动副几何参数计算及其校核 (5)3.2.1承载能力计算 (5)3.2.2蜗轮蜗杆几何参数计算 (6)3.2.3蜗轮蜗杆副的校核 (12)3.3蜗杆轴的校核计算 (15)3.3.1 材料选择、结构草绘 (15)3.3.2蜗杆的受力分析及强度校核 (16)3.4主轴的校核计算 (21)3.4.1 材料选择、结构草绘 (21)3.4.2主轴受力分析及强度校核 (21)3.5轴承的校核 (23)3.5.1蜗杆不受推力端轴承 (24)3.5.2 蜗杆受推力端轴承 (26)3.5.3 主轴下端轴承 (26)3.5.4 主轴上端轴承 (28)第4章参考文献 (30)第5章致谢 (31)第6章附录 (32)第1章绪论药芯焊丝又称管状焊丝或粉芯焊丝，是继焊条和埋弧焊材之后的第四代焊接材料，它克服了手工焊条不能连续焊接的缺点，焊接效率可达手工焊条的3-5倍，同时又克服了实心焊丝飞溅大，工艺性能差的缺点，并且可以通过调整药芯成分来焊接各种类型的钢材，因此在世界各发达国家中得到广泛应用。
药芯焊丝的制造主要有三种工艺，盘圆法、冷轧钢带法和钢管法。
钢管法是传统的生产工艺，它生产工艺简单，但成本较高，国际上只有极少数厂家采用这种方法生产；盘圆法从根本上解决了药芯焊丝原材料初加工成本过高的问题，生产成本低，但技术难度较大；钢带法成本比钢管法略低，技术难度也不大，是国际上普遍采用的生产方法。
1.1药芯焊丝的发展简介我国对药芯焊丝的研究开始的很早，几乎是和国外同步。
1958年北京第一次技术革新展览会上展示了机械工业部机械研究所的管状焊条。
几乎同时天津大学张文钺先生等人也仿照前苏联的技术资料进行了管状焊条的研究，该研究详细介绍了用模-拔法制取内含合金粉的“管状焊条芯”的工艺和装置。
国内较系统进行药芯焊丝的研究始于68 年前后，当时机械部机械研究所（后来的郑州机械研究所）正式立项研究，并于1969 年发表了国内第一篇关于药芯焊丝的论文，所研制的试验产品1975 年前后在工程中得到试用。
1985 年底北京焊条厂在郑州机械所帮助下正式和英国CPV 公司签约，从该公司的CORWIRE 工厂引进一条全连轧式的药芯焊丝生产线，以及相应的药芯配方。
该生产线于1987 年到货。
该生产第一批产品5t，于1988年6月正式发往太原重型机器厂试用。
志着我国不能批量生产药芯焊丝历史的结束。
进入90 年代以来，国内造船工业、冶金建设开始批量使用药芯焊丝。
在市场需求的刺激下，国内焊接界迅速掀起一波又一波的药芯焊丝研制热和引进药芯焊丝生产线的浪潮。
这个时期是中国药芯焊丝产业最关键的时期，奠定了中国药芯焊丝产业的技术和物质基础，并且产生了以天津三英焊业公司等为代表的国产药芯焊丝企业群体。
从1997 年开始我国药芯焊丝产业进入稳定发展阶段。
这个阶段的标志之一是97 年中国机械工程学会确定药芯焊丝为第八次全国会议的热门议题，引起焊接界更广泛的重视，仅1997 年一年在会议和杂志上发表的有关药芯焊丝的论文就有20 余篇，推动了药芯焊丝市场和产业走上健康发展的轨道。
另一个标志是国产药芯焊丝不仅从质量上取得重大突破，从数量上也大幅度增加。
①近年来中国药芯焊丝的市场消费量每年都以超过30%以上的速度递增。
2001年总消费量达到16000t，2002 年将达到2 万吨左右。
②近年国产药芯焊丝产量逐年快速递增，2001 年总量超过9 000 t ，2002 年达到12000t，年增长率超过30%，市场占有率从95 年的不足10% 上升到2001 年的60%。
③日本药芯焊丝在中国市场的霸主地位从98 年以后大幅度下滑，1998 年日本药芯焊丝在中国的销售量近3 000 t，1999 年下滑一半以上。
其中原因固然有1998 年韩国产品借韩元贬值的机会，挤占了日本的市场份额，更是国产药芯焊丝产业崛起的结果。
1.2拉丝机简介近年三英公司和天津大学共同研制成SYZ——III型轨机和SYL——III型拉丝机。
整条生产线包括一台高速轧机，两台高速拉丝机，四台高速层绕机，设计产能为4104t/年，生产线采用了变频调速系统，PLC控制。
钢带进口速度100mm/min，φ；最大出线速度850mm/min。
拉丝机出口直径mm2.1-6.1LH9/900型拉丝机采用变频调速系统，PLC控制，并采用多重冷却进行恒温控制，拉丝质量较稳定，断丝率低，生产效率高，是目前国际同行业中较先进的拉丝设备。
第2章 总体结构设计2.1提出问题LH9/900拉丝机共有9个卷筒，钢丝要经过9次拉拔，每一次的拉拔力矩和拉拔速度均有差异。
进丝后的第一个卷筒的拉拔速度最慢，而拉拔力矩最大，为减少设计工作量，只取第一个卷筒进行强度设计，其余卷筒只是相应的蜗轮蜗杆传动副传动比发生变化，其余尺寸均可保持不变。
设计LH9/900拉丝机卷筒机构，进丝速度v=0.56m/s ，最大拉丝转矩T=m KN ⋅71，拉丝机卷筒直径定为D=900mm 。
由 601000⨯=Dn v π拉丝转速 min 1290060100056.0601000r D v n ≈⨯⨯⨯=⨯=ππ 2.2传动路线设计传动共用两级传动，先采用一级带传动，把电机的转矩传给工作机，再经过一级蜗杆蜗轮传动，实现大传动比的减速。
蜗轮带动主轴转动，再将转矩传给卷筒实现卷丝，如图1-1。
图2-1传动路线示意图2.3结构布局设计为了让蜗杆有足够的润滑，蜗杆轴水平安装在下箱体，润滑油淹至蜗杆下部1/3处，蜗轮水平布置，轴心线垂直，安装在主轴上。
主轴上端安装卷筒，为了卷筒与主轴联接可靠，定心准确，可在主轴上端安装卷筒部位，加工一锥度。
因拉丝过程中，钢丝与卷筒摩擦，会产生大量的热量，为保证成丝率，减少热变形，可在卷筒内部增加一喷水冷却系统，在下部加一风冷系统。
为防止水冷系统的冷却水进入主轴及蜗轮蜗杆传动副，就在卷筒与主轴间加一挡水圈，并采取相应的密封措施。
上、下箱体和卷筒均可采用砂型铸造。
卷筒因外表面与钢摩擦，磨损量较大，因此可在相应部位车削一定厚度，然后堆焊一层耐磨硬质合金。
第3章 设计计算3.1 计算功率,分配传动比Kw Tn P w W 47.88955010127195503≈⨯⨯==查表3-1 V 带传动效率 96.01=η 深沟球轴承效率99.02=η 二次包络蜗杆传动效率95.0~85.03=η 圆锥滚子轴承效率 98.04=η 调心球轴承效率99.05=η总效率 54321ηηηηηη⋅⋅⋅⋅= 81.0≈η81.047.88==ηwd P P Kw P d 109≈ 电机先取YP 系列变频调速三相异步电动机基本技术条件符合IEC34－1和GB755国际和国家标准。