环绕机绕线张力的分析
随着国内电力产业的迅猛发展,对电流互感器线圈需求量日益增大,开发电流互感器线圈绕制设备迫在眉睫。为了满足市场的需求,我们在参考进口设备的基础上,开发出了电流互感器环形线圈绕线机,在设计、试验过程中,我们发现,绕线机的设计关键在绕线张力的控制。
1 环绕机组成
该设备由机架、放线机构、绕线机头、包带机头、夹持装置、控制系统等组成。
2 工作原理
先把导线均匀的缠绕在储线环上,然后再通过梭子把缠绕在储线环上的导线缠绕在骨架上,骨架由伺服电机带动旋转,使导线均匀地排列在骨架上。线缠绕到一定量时,再把它通过储线环缠绕在骨架上,然后绕制。
3 绕线张力的分析
通过我们不断实践发现,在绕制整个过程中,用适当的力把导线拉紧缠绕在骨架上,是影响绕制好坏的关键所在,因此在下面我们着重说明影响绕线张力的因素。
① 线梭转动部分的磨察力矩。
② 线梭部分(包括缠在线梭内的导线)加速度变化引起的惯性力矩。
摩擦力矩的主要部分是由张力机构产生的,它阻止线梭的放线运动而把导线拉紧,产生绕线张力。
由于绕线环形面及其在绕线齿轮中偏离中心位置的影响,即使是匀速绕线,线梭的运动速度也不是均匀的,这就产生了由加速度引起的惯性力矩,影响了绕线张力。
线梭的运动速度可看作由两种速度组成:一是与绕线齿轮上的滑轮速度相等的速度 Vo,二是线梭放出导线的用量的速度,前者是常数,后者的计算如下(见图 2)。
按余弦定理:y2=R2+l2 -2Rlcosa,a=ωt
令 R2+l2=A,Rl=B
速度:
加速度:
为了减小爱噢加速度 l 应该减小 ω 值 B 值
而B=Rl,
所以为了减小线梭加速度,要求:
①骨架型面H要小,型面尽量靠近绕线齿轮中心即 l 值小。
②线梭半径 R 应尽量小。
③绕线速度 ω 不能太高(这是与提高生产效率相抵触的)。
通过图解法得出线梭速度 Vx 与加速度 α 的近似曲线,说明如下(见图2、图3):
3.1 当绕线齿轮上的小滑轮处于 0° 位置时,线梭的速度与小滑轮速度 Vo 相等,当 α 从 0~60° 时线梭速度逐渐加快,此时有正的加速度。当 α=60°~180° 范围时线梭等速运动,速度为 Vm>Vo。当 α=180°~263° 时线梭速度逐渐减小,此时有负的加速度。α≈263° 线梭速度与滑轮速度 Vo 相等,当 α=263°~345° 时,线梭速度继续减小,即低于 Vo并有负的加速度,当 α=345° 时,线梭速度为最小 Vn,当α=345°~360° 时,线梭速度逐渐上升即有正的加速度。
3.2 在绕线齿轮为匀速转动时,线梭速度不会为零,所以摩擦张力 机构始终起制动作用,保持导线被拉紧。
3.3 若 Vp 为线梭平均线速度;Vo 为绕线齿轮上的滑轮线速度;Lo 为电位器一圈导线的周长,则 Lo=(Vp-Vo)。
3.4 当绕线速度 ω 不大:线梭半径 R 较小,电位器型面尺寸 H 也较小,型面尽量靠近绕线齿轮中心时加速度的变化是不大的,由加速度引起的惯性力矩要小得多,所以影响绕线张力的主要因素是摩擦力矩。
我们在 Rx-05 和 Rx-08 绕线机上使用凸轮控制摩擦张力,用以克服速度变化的影响,实践证明没什么效果,反而机构复杂制造调整都不方便,通过对张力的分析,设计时应考虑:
① 尽量减小绕线齿轮和线梭的直径。
② 线梭及其传动部件的转动惯量应尽量小。
③ 张力机构产生的摩擦力矩要稳定。
④ 机床的起动和转动应平稳。
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