第2章 钢丝圈机械
2.1 概述
钢丝圈是力车轮胎的重要组成部分，靠钢丝圈与轮辋紧密结合而把轮胎固定成车轮整体，也是传递驱动力的骨架部件。
钢丝圈的结构形式有单根钢丝对接而成和多根钢丝组合而成两种。单根钢丝圈由ф2.40mm或ф2.03mm或ф1.83mm的冷轧钢丝或镀铜钢丝制造。先将盘卷的钢丝导出校直，然后定长裁断；继而将两头搓丝，套小钢套管连接为环状，冲压压实成圈。使用的机械有钢丝校直定长裁断机、钢丝自动搓丝机和小冲床。多根钢丝圈由ф0.96mm的镀铜钢丝经校直、除油、包胶压出、成圈裁断，然后缠纱而成。使用的机械有钢丝挤出包胶成型联动线、钢丝圈缠纱机和钢丝碰焊机。
2.2 钢丝校直定长裁断机
2.2.1 用途
钢丝校直定长裁断机用于自行车硬边外胎所用的单根钢丝的校直、定长和裁断，以供下工序搓丝、套管对接、冲压成圈。
2.2.2 基本结构
钢丝校直定长裁断机如图2-1所示，整机由机架8、传动装置1、校直装置2、牵引装置4和定长裁断部分5～7组成。
图2-1 钢丝校直定长裁断机
1—传动装置；2—校直装置；3—钢丝；4—牵引装置；5—裁断装置；6—定长器；
7—发讯装置；8—机架；9—电箱；10—接线架；11—减速箱；12—传动齿轮
钢丝由导丝盘处引出后，穿过钢丝导圈，通过校直装置2进行校直，再经过牵引装置4将钢丝送到定长裁断装置按一定长度切断。钢丝在定长器6内通过，碰到发讯装置7的限位碰杆（即钢丝达到所要求的长度）时，电磁铁立即动作，带动裁断装置5的裁刀将钢丝裁断。然后定长器6开启，裁断后的钢丝即落入置于机器下方的接线架内。
2.2.3 主要性能参数
钢丝传送速度：24m/min。
生产能力：28in钢丝圈4000条/班；26in钢丝圈4400条/班。
电机：功率1.5kW；转速940r/min。
电磁铁：额定吸力250N；额定行程30mm。
外形尺寸：3500mm×900mm×1240mm。
重量：约200kg。
2.2.4 主要部件装置
（1）机架及传动机构 机架用角钢及钢板焊接制成。电机通过V带轮传动带动校直装置及牵引辊。
（2）校直装置 其结构有两种，其中较简单的一种如图2-2所示。抗曲线辊上装有四个端部镶焊有耐磨合金的可调校直块，校直块的头部开有半圆槽，用以托住钢丝。另一种结构是用四个滚轮作为校直块，可减少校直时的摩擦阻力。滚轮用中碳钢或高碳钢制造（需经热处理），也可用滚动轴代替。校直块交叉安装，调节其螺母，使校直块的端部超过回转轴中心线而压紧钢丝，这样，当回转轴高速旋转时，即可起到调直钢丝的作用。
图2-2 校直装置
1—轴承瓦座；2—抗曲线辊；3—带轮；4—机架座
（3）定长裁断装置 裁断装置如图2-3所示。裁刀6用销轴5装在刀架3中间，在裁刀上部装有弹簧4，用以使裁刀刀刃紧贴在多孔导丝板8上。刀架3可以在座架1的滑槽中由连杆带动上下运动。当钢丝达到所要求的长度触及发讯装置的限位碰杆时，电磁铁动作，通过杠杆及连杆带动刀架3向下运动，裁刀6即可将钢丝裁断。裁刀用工具钢制成，刀刃部位经热处理，硬度应不低于60～65HRC。多孔导丝板8装在座架1中的裁刀前面，作下刀口用。多孔导丝板用工具钢或高碳钢制造，并经热处理，其硬度不低于60～65HRC。导丝板上钻有很多小孔，使用时，根据孔的磨损程度可依次更换，以保持刃口的锐利。孔的直径按钢丝的粗细决定，一般情况下孔径较钢丝直径大0.5mm，能使钢丝在小孔中顺利通过。
图2-3 裁断装置
1—座架；2—连杆；3—刀架；4—弹簧；5—销轴；
6—裁刀；7—压板；8—多孔导丝板
定长器用两根扁钢制成，用铰链互相连接（见图2-1中的定长器6）。定长器一侧固定于机架上，它的下方即为旋转校直截断后的钢丝的贮存斗。两扁钢的内侧分别开有半圆槽，校直后的钢丝可以在槽中通过。当杠杆压下裁刀将钢丝裁断后，装在杠杆上的压板压住定长器的转臂，将定长器的一侧打开，裁断后的钢丝即排入贮存斗内。
（4）发讯装置 其结构如图2-4所示。在固定架13上装有用绝缘材料制成的滑动杆座7和固定杆座12，滑动杆6可以在滑动杆座7中沿轴向滑动。滑动杆6和固定杆11的两接触端部分别焊有铜块9和10，控制电磁铁信号的电线分别由螺钉8及固定杆11右端的螺母处引出。校直后的钢丝在牵引辊的牵引下穿过定长器触及限位碰杆3，并推动滑动杆6向固定杆11方向移动。当铜块9与10相接触时，电路接通，电磁铁便立即动作，拉动裁刀将钢丝裁断。钢丝由定长器内排出后，滑动杆6在弹簧5的作用下复位，触头铜块9与10脱开，电磁铁复位。调节限位碰杆3的伸出距离可以对钢丝的裁断长度进行少量调整。
图2-4 发讯装置
1—定长器；2—钢丝；3—限位碰杆；4—调整螺母；5—弹簧；6—滑动杆；7—滑动杆座；
8—电线引出螺钉；9，10—铜块；11—固定杆；12—固定杆座；13—固定架
发讯装置以采用低压电源或其他封闭式的限位开关（或微动开关）为好，以防触电，保证安全。
2.3 钢丝自动搓丝机
2.3.1 用途
钢丝自动搓丝机用于单根钢丝圈已定长裁断的钢丝两端搓出斜纹网状牙，以利下工序套管对接压实成圈。
2.3.2 基本结构
钢丝自动搓丝机如图2-5所示，由放线装置1、放线架2、传动装置3、间歇传动机构8、顶起侧推装置5、搓丝机构4和机架等组成。
图2-5 钢丝自动搓丝机
1—放线装置；2—放线架；3—传动装置；4—搓丝机构；
5—顶起侧推装置；6—送线螺杆；7—接线架；
8—间歇传动机构；9—搓丝架
电机经减速后通过链轮和曲柄连杆带动各部件动作。钢丝装到放线装置1的V形槽内，由于钢丝自重而落入送线螺杆6上，当钢丝随螺杆运行到搓丝机构4的位置，间歇传动机构8动作，通过顶起侧推装置5把钢丝顶入搓丝机构4的牙板口，进行一端的搓丝。搓完一端丝牙的钢丝继续向前运行，当运行至第二个搓丝机构的位置时，又进行另一端的搓丝，搓完两端丝牙的钢丝落入接线架7上。整个过程自动进行。
2.3.3 主要性能参数
电机功率：3.5kW。
外形尺寸：2800mm×2700mm×1200mm。
生产能力：1200支/h。
重量：约300kg。
2.3.4 主要部件装置
（1）机架及传动装置 机架由放线架、搓丝架和接线架组成，用槽钢、角钢焊接制作。间歇传动机构和传动装置由一台电机减速后带动，通过链轮、链条和曲柄连杆连接与传动，带动整机各部件动作。
（2）搓丝装置 搓丝装置结构如图2-6所示，由机座，上、下搓丝板，拖板，飞轮和曲柄轮、链轮组成。传动装置通过拖板5推拉，将装有搓丝板的压板4往复运动。上、下搓丝板的间隙由上顶螺栓调节，弹簧14有补偿和保护作用。当钢丝运行至搓丝板的边缘，顶起侧推装置把钢丝顶起到与下搓丝板平齐，并推入上、下搓丝板中间，往复动作的上搓丝板将钢丝一端搓压出网状牙纹。
图2-6 搓丝装置
1—机座；2—搓丝板；3—牙板座；4—压板；5—拖板；6—吊紧螺钉；7—飞轮；8—曲柄轮；
9—线条；10—链轮；11—压板；12—垫铁；13—上顶螺栓；14—弹簧
2.4 钢丝挤出包胶成型联动线
2.4.1 用途
钢丝挤出包胶成型联动线用于制造硬边自行车外胎、摩托车外胎和多用途小轮径外胎多根组合的钢丝圈。
2.4.2 基本结构
钢丝挤出包胶成型联动线基本结构如图2-7所示，联动线由钢丝导开装置、钢丝校直装置、加热除油装置、挤出机、牵引储线架、送线裁断机构和成圈鼓等组成。
图2-7 钢丝挤出包胶成型联动线
1—成圈鼓；2—送线裁断机构；3—牵引储线架；4—导线轮组合；5—挤出机；6—清洁器；7—加热装置；
8—导轮；9—钢丝导开装置；10—钢丝放线器；11—钢丝直线器；12—电器控制箱
盘卷的镀铜钢丝装到放线器10，拉出引线经过直线器11将钢丝校直，再经加热装置7（有电加热和蒸汽加热两种形式）和棉纱除油的清洁器6，然后进入挤出机头包胶压出。包胶的钢线由导线轮组合导入牵引储线架，再由送线机构将钢丝头送到成圈鼓的夹线口，当成圈鼓按工艺要求转够一定圈数后，裁断机构将钢丝切断。成型好的多根钢丝圈由人工取出，也有自动推出的成圈盘。一般黏性好的胶料可采用自动推出形式，胶料黏性不好采用人工取出，以便用胶布包扎散开的钢丝端头。一条挤出包胶成型联动线可以多鼓，也可以一鼓多圈。一鼓多圈是在一个成型鼓上同时成型2～3个圈，待冷却后再分离各圈。联动线由电气控制箱的程序控制器指令协调各部件动作。
2.4.3 主要性能参数
钢丝圈直径：ф100～750mm。
电机功率：11kW。
外形尺寸：10000mm×1400mm×2300mm。
班产能力：2500～3500支/鼓。
压缩空气：0.2～0.5MPa。
2.4.4 主要部件装置
（1）去锈除油装置 去锈除油装置如图2-8所示，被牵引运行的钢丝穿过清洁头而达到去锈除油。清洁头根据不同的钢丝可制成砂箱加棉纱团的形式，也可以是棉纱团加少量除油的有机溶剂。压板和锁紧螺栓是为了给通过清洁头的钢丝一定的擦拭力。
图2-8 去锈除油装置
1—销轴；2—压板；3—钢线；
4—清洁头；5—锁紧螺栓
（2）送线裁断装置 送线裁断装置如图2-9所示，由牵引装置和裁断机构组成。靠裁刀的一边连着成圈鼓，当成圈鼓设定的圈数转到位时，裁刀2动作将钢丝切断。成圈鼓上的气缸下行，人工取出或自动推出钢丝圈，继而程序控制指令牵引装置夹持着钢丝将端头送到成圈鼓（见图2-10）的卡口位，此时鼓上的气缸上行，夹紧钢丝端头进行下一个钢丝圈的成型。牵引装置由夹持头、导轨和气缸组成。气缸与下夹轮相连，沿导轨往复运动，上夹轮为偏心轮，表面有网状纹，当夹持头往裁刀方向运动时能夹紧钢丝运行，当夹持头向裁刀反方向运动时，由于上夹轮偏心作用而离开下夹轮一定距离，上、下夹轮沿导轨在钢丝表面滑行。
图2-9 送线裁断装置
1—刀架；2—裁刀；3—底刀；4—底刀座；5—螺母；
6—送线杆；7—送线导轨；8—裁刀气缸
图2-10 成圈鼓
1—销轴；2—活动件；3—气缸；4—转鼓；5—螺柱；6—螺钉
（3）成圈鼓 成圈鼓是钢丝挤出包胶成型联动线根据制造不同规格钢丝圈需经常更换的一个部件，具体见图2-10。成圈鼓由转鼓4、活动件2和气缸3组成。联动线的控制器设置成圈鼓转够圈数并当转鼓与活动件接口转到同钢丝端头运行轨迹相吻合时停下，裁断后气缸下行，取出已成型的钢丝圈。当送线装置将钢丝端头送到转鼓与活动件接口中间时，气缸上行，夹紧钢丝转动成型新的钢丝圈。
2.5 钢丝圈缠纱机
2.5.1 用途
钢丝圈缠纱机用于已包胶成型的多根钢丝圈表面缠上2～5cm间距的棉纱线，以防止多根钢丝圈在外胎成型操作过程中松散而移位，影响产品质量。
2.5.2 基本结构
钢丝圈缠纱机如图2-11所示，整机由机架4、传动装置5、绕线机构6和操纵机构3组成。
图2-11 钢丝圈缠纱机
1—安全罩；2—压轮；3—操纵机构；4—机架；5—传动装置；6—绕线机构；7—钢丝圈
传动装置5通过带轮、轴和丝杠带动压轮转动，利用操纵机构3提起上压轮，将需缠纱的钢丝圈放到上、下压轮间，然后压下压轮，通过压轮带动钢丝圈7转动。同时，操纵机构3合上离合机构带动绕线机构6作钢丝圈的径向旋转。绕线机构上装有棉线线轴，钢丝圈作周向转动，绕线机构6作钢丝圈的径向旋转，棉线便在钢丝圈表面绕行。缠纱的间距由压轮的转速调节。
2.5.3 主要性能参数
钢丝圈直径：ф250～750mm。
生产能力：四工位1600～20000支/班。
重量：250kg。
电机功率：1.5kW。
外形尺寸：2000mm×800mm×800mm。
2.6 钢丝碰焊机
2.6.1 用途与工作原理
钢丝碰焊机是一种电阻焊接机械，它在钢丝接头外施加低电压大电流的电源，将接头处放电加热，然后经过加压使钢丝的两个端头焊接成一体。一是用于制造单根钢丝圈，二是将需包胶压出的镀铜钢丝碰焊连接成无限长度，利于连续作业。
2.6.2 基本结构
钢丝碰焊机如图2-12所示，主要由工作台1、可调变压器2及碰焊机机体三部分组成。工作台1上装有踏杆7，用绳索5与钢丝夹钳4相连，踩下或松开踏杆7即可将钢丝夹钳的钳口张开或夹紧。用手工调节可调变压器2的输出电压及电流，以适应焊接不同规格钢丝的需要。
图2-12 钢丝碰焊机
1—工作台；2—可调变压器；3—回火夹钳；4—钢丝夹钳；5—绳索；6—滑轮；7—踏杆；
8—凸轮开关；9—滑轴；10—固定钢丝夹钳；11—活动钢丝夹钳；
12—活动杆；13—活动触点；14—固定触点
钢丝碰焊机机体部分的结构如图2-13所示。左夹钳体15和右夹钳体8用两根导向杆16和活动轴3装于固定在底板17的轴承座14上。底板要求绝缘，材料可用夹布胶木。操作时，脚踩踏杆，压缩弹簧23，两个活动夹钳体10将两个钳口9张开，人工将待焊接的钢丝端头放于两个钳口中并使钢丝两端接触，然后松开踏杆，夹钳借弹簧的力将钢丝端头夹紧，而后，人工手把搬动凸轮开关1，顶杆2推动右夹钳体8和活动轴3向右移动（与此同时，弹簧25推动左夹钳体15一起向右移动，使待焊钢丝两端部始终保持接触）。此时导向杆16带动拨杆22通过活动架21使活动触点20与固定触点19互相接触，电源便接通，靠钢丝端头的接触电阻，将钢丝两端加热。加热完毕凸轮开关转回原位。弹簧4和25使活动轴3及顶杆2复位，同时在弹簧4的作用下，左、右活动钳夹持的钢丝头靠近，当即碰接便会放电产生电弧高温熔化钢丝头，则可对钢丝两端加压焊接，弹簧4可用螺钉6调整。焊接完毕，用脚踩踏杆钳口张开，人工将钢丝圈由夹钳口处取出并放置于回火夹钳11及12之间，松开踏杆使夹钳12又将钢丝夹紧，人工按动回火电源开关，钢丝圈的焊接部位重新加热，进行回火处理。
图2-13 钢丝碰焊机机体
1—凸轮开关；2—顶杆；3—活动轴；4，23，25—弹簧；5—弹簧调整盘；6—调整螺钉；7—调整座；8—右夹钳体；
9—钳口；10—活动夹钳体；11—回火夹钳固定钳体；12—回火夹钳活动钳体；13—活动钳柄；14—轴承座；
15—左夹钳体；16—导向杆；17—底板；18—固定架；19—固定触点；20—活动触点；
21—活动架；22—拨杆；24—电源引入线
2.6.3 主要性能参数
生产能力：900条/h。
可调变压器：容量2～2.5kV·A，输入电压220V，输出电压3～6V。
外形尺寸：950mm×750mm×1360mm。
重量：约150kg。
2.7 冷压接头装置
2.7.1 钢丝冷压接头的型式
钢丝冷压接头有两种型式，如图2-14所示：图（a）为螺纹式套管冷压接头，这种接头方法接触面大，加工较容易，但加工工序较多，挤压时需要较高压力的压力机；图（b）为嵌接式套管冷压接头，结构简单，接头强度较高，但需用专用的刀具进行加工。
图2-14 钢丝冷压接头型式
2.7.2 冷压接头生产工序
螺纹式套管冷压接头的生产工序如图2-15所示。经校直、定长、裁断后的钢丝首先经过搓丝机将钢丝的两端挤压搓出螺纹，然后经过弯圈机将钢丝弯成所需直径的圆圈，第三步是将已加工好的套管套在钢丝两端的螺纹部分，然后在压力机上通过上、下模具对套管进行挤压，使套管的内壁嵌入螺纹并与螺纹部分互相紧密咬合达到连接的目的。套管用普通低碳钢制成，长度为10～15mm。套管经挤压上、下模具的结合面处会有一些挤压毛边出现，需用砂轮进行修光。钢丝端头的连接螺纹也可用滚花代替。
图2-15 螺纹式套管冷压接头的生产工序