周文領(lǐng)，楊逸君，徐桂華

（江蘇省防汛防旱搶險中心，江蘇 南京 211500）

0 引言

江蘇省防汛防旱搶險中心抗旱排澇隊現(xiàn)擁有各型號大口徑扁平復(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%，附著強度為72.8 N/25 mm，單位長度質(zhì)量為2560 g/m。扁平復(fù)合軟管，具有彎曲度高、體積小、運輸方便等優(yōu)點，在抗旱排澇和防汛搶險工作中，作為抗旱排澇輸水的主要設(shè)備，得到了廣泛的運用，在歷年的防汛工作中出動數(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)展和倉庫物資管理的高標(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，收卷時需要將軟管完全平鋪于地面上，需要很大的工作場地，常常受到限制。② 人工盤卷所消耗的人力、時間代價較高，占用了大量的維修養(yǎng)護時間；③ 人工盤卷的排水軟管，形狀不規(guī)則，不均勻，無法滿足倉儲可視化、精細化的要求。

1 設(shè)計目標(biāo)

1.1 采用電動盤卷的方式，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)計卷管機的直徑、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、搬運方便的優(yōu)點。

6）針對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）卷管機盤內(nèi)徑為240 mm，外徑為1100 mm，寬度為500 mm。

8）卷管機右側(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)動速度，實現(xiàn)三擋調(diào)速功能。

10）通過控制箱實現(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)計方案

2.1 示意圖片

圖1 卷管機示意圖Fig.1 Schematic diagramof Coiling machine

2.2 卷管機有關(guān)參數(shù)

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

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

2.3 工作原理

1）卷管機用電動機直接安裝在減速箱上，無需采用皮帶傳動。

2）卷管機前置有整形器，整形器無需電機驅(qū)動。

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，自動夾緊固定方式。

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

6）卷管機的變徑方式采用四爪卡盤方式。

7）配有電氣控制箱，卷管機控制采用接觸器直接啟動方式控制，工作時有報警燈指示。

8）卷管機收排水軟管時從卷管機左側(cè)進管，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6204。

11） 卷筒活動側(cè)板夾塊軸承為6012。

2. 4 操作方法

1）開機前，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入卷管機，將排水軟管固定在卷管機上，二側(cè)板上進行固定。

3）啟動收管按鈕，卷管機開始轉(zhuǎn)動收管。

4）當(dāng)收卷完排水軟管后，按停止按鈕，電機停止。

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）拆下卷管機活動右側(cè)板

8）從卷管機上取下排水軟管。

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

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同時轉(zhuǎn)動而跌落，以免產(chǎn)生危險。

注：為保證設(shè)備的正常使用，使妥善保管，及時清潔，除油膩。

2.5 卷管機內(nèi)徑變化使用說明

在卷管機內(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在徑向上下滑動，以便能改變卷管機的內(nèi)徑大小。四爪卡盤的四抓活動通過減速箱左側(cè)的手柄進行調(diào)節(jié)。

2.6 卷管機定速設(shè)置方法

1）設(shè)定速度時必須在停止?fàn)顟B(tài)下進行。

2）通過卷管機的變頻器上參數(shù)設(shè)置進行調(diào)速。

3）共有三檔速度，對應(yīng)于電氣控制箱的三個開關(guān)。即每個開關(guān)對應(yīng)一個速度。

4）三檔速度分別對應(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 卷管機的維修和安全使用

為了保持卷管機的正常運行，延長電機的使用壽命 ，必須對電機、變速箱的維護和保養(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)計效果

3.1 提高工作效率

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

經(jīng)測算，每一卷水管盤卷由的卷管機盤卷后可減少2個人工，工時由原先的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 人機工作效率對比Tab.3 Man-machine efficiency comparison

3.2 改善作業(yè)環(huán)境

自動化、可視化的設(shè)計方式，使得卷管機工作時不會出現(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、精細化要求，大大改善了工作環(huán)境。

3.3 延長使用壽命

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

3.4 社會經(jīng)濟效益顯著

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

4 結(jié)論

大口徑扁平復(fù)合軟管卷管機通過齒輪變徑的方式，可達到自動盤卷、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間，提高工作效率，推動倉儲可視化、規(guī)范化、精細化發(fā)展，服務(wù)于我國的防汛防旱搶險工程。

[1] 代詩林. 自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用[J]. 南方農(nóng)機, 2016，47(1): 61- 65.DAI Shi-lin. Application of Automation Technology in Machinery Manufacturing[J]. Southern farm machinery, 2016, 47(1): 61-65.

[2] 王匡濟. 機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向[J]. 科技與企業(yè), 2016(1): 85-87.WANG Kuang-ji. Mechanical design and manufacturing and automation of the development[J]. Technology and Business,2016(1):85-87.

[3] 何玉強. 機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展前景分析[J]. 南方農(nóng)機, 2015, 46(5): 21-23.HE Yu-qiang. Machinery design and manufacture and automation of the development prospects [J]. Southern Agricultural Machinery, 2015,46 (5): 21-23.

[4] 唐先軍,唐方紅,龍青.基于實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的普通車床安全裝置改造[J]. 新型工業(yè)化，2017，7（4）：102-105.TANG xian-jun,TANG Fang-hong, LONG Qing. Based On The Training of the Teaching Envrioment Lathe Safety Device Transformation [J].The Journal of New Industrialization，2017，7（4）：102-105.

[5] 梁喜佳，張洪偉.淺析機械設(shè)計制造及其自動化的特點與優(yōu)勢及發(fā)展趨[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2016(6): 126.LIANG Xi-jia,ZHANG Hong-wei. Analysis on the characteristics, advantages and development trends of mechanical design, manufacture and automation [J]. Science and Technology Innovation and Application, 2016 (6): 126.

[6] 王輝，徐錕 . 熱處理工藝對 30Cr3MoV 低合金鋼力學(xué)性能影響 [J].新型工業(yè)化，2017，7（10）：43-48.WANG Hui, XU Kun. Effect of Heat Treatment Process on Mechanics Properties of Low-alloy 30Cr3MoV Steel[J]. The Journal of New Industrialization， 2017， 7（10）： 43-48.

[7] 黃安寧 . 一類簡單線性惡化加工時間的單機調(diào)度問題研究 [J].新型工業(yè)化，2017，7（10）：57-62.HUANG An-ning. Research on the Single Machine Scheduling with Simple Linear Deterioration [J].The Journal of New Industrialization，2017， 7（10）： 57-62.

[8] 李艷，陳盛偉. 十六大以來新型工業(yè)化理論研究綜述[J]. 新型工業(yè)化，2017，7（8）：11-19.LI Yan, CHEN Sheng-wei. A Review of New Industrial Theories Since the Sixteenth National Congress[J]. The Journal of New Industrialization，2017，7（8）：11-19.

[9] 陳秀生,侯志堅.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)研究[J].學(xué)園:教育科研,2012(19):28-29.CHEN Xiu-sheng, HOU Zhi-jian. Research on Practical Teaching of Basic Course of Machinery Manufacturing [J]. Gakuen: Educational Research, 2012 (19): 28-29.

[10] 王亮.探討機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展趨勢[J].中小企業(yè)管理與科技，2015，（1）：171-172.WANG Liang.Explore the development trend of mechanical design and manufacture and its automation [J]. Management Science and Technology for SMEs, 2015, (1): 171-172.

[11] 劉偉.“機械制造技術(shù)”教學(xué)改革方法研究[J].工業(yè)設(shè)計,2016(6):128-129.LIU Wei.“Mechanical Manufacturing Technology” Teaching Reform Methods [J]. Industrial Design, 2016 (6): 128-129.

[12] 崔健平，陳婷，詹昌海，等 . 多功能復(fù)合插座棘輪部件數(shù)值分析 [J].新型工業(yè)化，2017，7（12）：62-68.CUI Jian-ping, CHEN Ting, ZHAN Chang-hai, et al . Numerical Analysis of Ratchet Parts of Multifunction Composite[J]. The Journal of New Industrialization， 2017， 7（12）： 62-68.

[13] 王佳智. 機械設(shè)計制造及其自動化的設(shè)計及發(fā)展[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2016(1): 18.WANG Jia-zhi. Design and development of mechanical design and manufacture and its automation [J]. New Technology and New Products in China, 2016 (1): 18.

[14] 唐武勤,黃璐,方超文,等.一種新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的控制方法[J]. 新型工業(yè)化，2017，7（4）：55-61.TANG wu-qin, HUANG Lu, FANG Chao-wen et al. Research on Spacecraft Braking Energy Management Technology [J]. The Journal of New Industrialization，2017，7（4）：55-61.

[15] 黨飛飛，王飛.機械自動化在煤礦機械制造中的應(yīng)用［J］.科技展望，2016，26(14):78.DANG Fei-fei, WANG Fei. Mechanical automation in coal mine machinery manufacturing applications [J]. Technology Outlook, 2016,26 (14): 78.

[16] 常鐳民, 馬金虎.U型渠成型機的設(shè)計[J]. 新型工業(yè)化，2017，7（7）：19-22.CHANG Lei-min, MA Jin-hu. Design of U-shaped Channel Forming Machine[J]. The Journal of New Industrialization，2017，7（7）：19-22.

[17] 張?zhí)m勇，張雷，王五桂 . 船舶三軸轉(zhuǎn)臺建模與非線性分析 [J]. 新型工業(yè)化，2017，7（11）： 89-95.ZHANG Lan-yong, ZHANG Lei, WANG Wu-gui. Modeling and Nonlinear Analysis of Marine Three Axis Turntable [J]. The Journal of New Industrialization， 2017， 7（11）： 89-95.

[18] VALENTE I, CRUZ P J S. Experimental analysis of Perfobond shear connection between steel and lightweight concrete [J]. Journal of Constructional Steel Research, 2004(60): 465-479.

[19] SUN P, XUE G, WANG C, et al. A Combined Finite Element-Upwind Finite Volume Method for Liquid-Feed Direct Methanol Fuel Cell Simulations[J]. Journal of Fuel Cell Science & Technology, 2010, 7(4):16-22.

[20] QUIN S,WINDRA G E O. Use of Stress-strength Model in Determination of Safety Factor for Pressure Vessel Design [J]. Journal of Press ure Vessel Technology，1996，118（27）：109-114.