王健，徐磊，林森

(朝阳三创新产品制造有限公司，辽宁 朝阳 122000)

0 引言

阻尼器是以提供运动阻力、耗减运动能量的机械部件[1]。阻尼器的形式有多种多样，应用的场合也很多，有弹簧阻尼器、液压阻尼器、脉冲阻尼器、旋转阻尼器、粘滞阻尼器等等。本文阻尼器是卷取安全卡盘所配套的阻尼器，应用于物料卷取生产线中并安装在卷取卡盘的输出轴上的，在卷取卡盘工作过程中，起到调整输出轴在物料运行方向的张力大小，也可起到刹车作用，其广泛应用于纺织、造纸、电线电缆、包装、印刷、塑料、皮革、输送带、轮胎制造等行业。

现有卡盘阻尼器原理是由零件表面产生的弹性压力，从而获得的摩擦张力，故在生产过程中，刚刚调好阻尼器的张力，在物料卷旋转几圈后，由于摩擦片磨损，导致调整螺母压力随摩擦片磨损减薄出现压力减少，从而出现物料卷张力不足，物料卷取松散现象发生，从而导致现场工人需频繁的调整旋紧螺母，增加工作时间，降低工作效率。另外，调整时还需进入设备工作范围，增加了安全隐患。

为解决现有的卷取卡盘阻尼器的不足之处，避免不必要的频繁调节锁紧螺母，确保卷取生产安全，因此，我们开发设计了新型储能式阻尼器。

1 产品原理及储能器设计

在原有产品设计基础上，开发出一种全新的，带有储能结构的阻尼器，如图1所示[2]。由原有零件表面间产生的弹性压力，更改为效果更好的组合碟簧式储能原理，储能效果更优，张力保持时间更长，解决了工序上频繁调节阻尼器张力的工作时间，提高生产效率，减少安全隐患发生。

1.1 产品原理

按照图1所示，阻尼器固定端盖（1）与固定摩擦盘通过内六角螺丝安装至卡盘外壳上，固定摩擦盘右侧则设有摩擦片，而摩擦片右侧设有旋转摩擦盘，旋转摩擦盘上设有储能器组合碟簧，组合碟簧由储能器压板连接，储能器压板右侧则设有压力轴承，压力轴承一侧设有压力轴承座，阻尼器固定端盖1上设有支撑杆，支撑杆连接阻尼器固定端盖2，阻尼器固定端盖上设有调整螺母，调整螺母上装有调整手柄，支撑杆圆周方向设有安全罩，卷取安全卡盘旋转轴通过导向滑块与固定摩擦盘连接，实现旋转扭矩传递[2]。

1.2 碟簧储能器设计

（1）满足需求，组合灵活。

设有储能器组合碟簧安装孔，其碟簧组合方式根据客户现场使用功能要求，灵活组合。储能器压板与固定摩擦盘之间隙可通过碟簧尺寸灵活变化，保证其储备的弹力能量，又不使碟簧压力过载反背失效。

（2）设计合理，确保安全。

压力轴承连接压力轴承座及储能器组合碟簧，保证固定摩擦盘带动储能器组合碟簧，又带动储能器压板的旋转，不影响调整螺母自转。支撑杆外侧则设有安全罩，保证其阻尼器正常运转防止操作工人误操作的安全隐患。

（3）摩擦恒定，降低成本。

通过储能器的储能碟簧组合方式不同，而使储能弹力增加，改变了原有阻尼器的摩擦力结构，优化了零部件表面硬性压力储能的弊端，增加了阻尼器恒定摩擦时间，此设计安全系数高，维修成本低，解决了现场频繁调节阻尼器张力的弊端，节省大量时间成本，提高生产工效[3]。

（4）能量补偿，延长时间。

通过固定摩擦盘上的储能器组合碟簧与储能器压板的储能方式，确保了张力控制所需压力，通过碟簧不同方式组合而形成的储能力量，能对摩擦片磨损丢失的压力进行补偿，可达到调节恒定张力，阻尼器长时间工作的效果。

2 应用

2.1 应用在生产线中的阻尼器型号规格，如表1所示。

表1 阻尼器型号规格

2.2 阻尼器储能结构——碟簧

（1）碟簧规格，Ф112 X ，Ф57 X 3，见图2。

（2）碟簧组合方式，有叠合组合、对合组合、复合组合，分别见图3。叠合组合受力计算公式：Fz=nF[4]（Fz=总载荷（N），F=单片碟簧载荷（N），f=单片碟簧变形量（mm），n=叠合层数，fz=总变形量（mm），以下相同），单片叠合所得总载荷Fz=10 500 N，单片叠合变形量：2.93 mm；对合组合受力计算公式：Fz=F，对合所得总载荷Fz=10 500 N，对合总变形量：11.72 mm；复合组合受力计算公式：Fz=nF，叠合所得总载荷Fz=84 000 N，叠合总变形量：11.72 mm。根据使用现场不同卷取工位要求：可灵活改变碟簧组合方式并获得不同储能力量。

（3）阻尼特性曲线，见图4。图中黑色区域表示热量最佳允许范围，根据此范围来调整碟簧储能力量。一旦超出该范围后，摩擦片与摩擦盘就会产生烧结或急速磨损。

2.3 卷取生产线几种应用特例

（1）M-1/A B C系列手动储能式阻尼器（图1），针对橡胶行业帘子线压延生产工序、裁断工序、放卷、收卷而设计的。摩擦方式有锥形、平面两种。锥形摩擦结构简单，接合平稳，能产生较大的摩擦力，摩擦面磨损后一般不需要人工调整。摩擦力集中到卡盘输出轴圆心上，扭力集中传递到底座上，改变扭矩运动方向，使用简单，分离彻底。但所能传递的扭矩小，一般不超过1 000 Nm。在生产实践中，收卷选择使用锥形摩擦储能式手动阻尼器，放卷选择平面摩擦储能式阻尼器。

（2）M-2、M-3、M-4系列手动储能式阻尼器（图5～图7）。在半钢丝、全钢丝子午线轮胎裁断工序、成型工序生产线，大量使用图中三种结构形式的储能式阻尼器，摩擦储能方式一致。根据不同的工艺生产要求，采取不同的结构形式。图5、图6采用外悬式卡件及自锁式摩擦盘固定，一般适合恒定张力场合使用，尾端方轴调整卡口方向，方便取出物料卷。图7采用外悬卡件固定摩擦盘，调整扭矩保持恒定状态，使胶帘布在生产过程中始终保持均衡状态。根据生产线工艺要求，即可恒定张力，又可起到摩擦离合。只要将外悬卡件脱开摩擦盘，摩擦力消失达到离开状态。

（3）M-8系列手动储能式阻尼器（图8），在输送带生产企业压延成型工序，所选用帘子线或钢丝帘线，规格直径大于轮胎制造企业，压延胶帘布料卷重量达到5～60 t不等。所配备卷取安全卡盘型号与摩擦各部件成正比例增大。针对生产实践中物料卷旋转几圈后，由于摩擦力的获得，需要紧靠螺距施加零件表面压力，易导致物料卷取松散现象发生。储能式手动阻尼器可以持续获得压力，摩擦效果更优，张力保持时间更长，解决了频繁调整螺母压力，中心构件可以选择链轮、齿轮、槽轮、同步带轮，摩擦片分为单、双形式。传动机构在运行状态下、可实现物料收卷、放卷功能，与卡口定位器配套使用效果更佳，增加阻尼器张力持续的问题。

3 结论

通过新开发的碟簧储能器设计，改变了阻尼器储能结构，既能节省大量人工操作时间，又保证了阻尼器的工作时长。此设计简单实用，安全系数高，能够长时间的提供现场阻尼器所需张力，在人为操作失误时，阻尼器周边还设有安全罩，避免了因人为因素导致机器运转而产生的安全隐患以及阻尼器张力释放至物料卷取松散损坏的情况发生。该新产品能够解决传统阻尼器靠零部件表面弹性压力摩擦的弊端，提高了阻尼器工作效率，降低了生产功效浪费，故而节省了大量的隐形成本。