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抛喷丸清理室台车改进

青海山川I铸造有限企业于2000年3月从某铸机厂购进一套吊钩台车抛喷丸清理室及一台回转台车抛丸机:从20o0年4月投入使用后,运行一直比较平稳。至2001年7月,回转台车频繁发生故障,影响正常的生产:故障主要表现为:由于回转台承载偏心,支撑托滚密封损坏,钢丸进入托滚内部,造成托滚内轴承易坏;同时,由于托滚转动不畅,增加了电机及减速机的负荷,造成3个月左右就烧毁电机1台、磨损报废减速机1台的损失。设备运行2、3天就要为2、3个托滚更换零件 平均每班需要更换4套轴承。 1 回转台车工作原理 回转台车由台车框架、转台、托滚等组成,为全封闭钢结构。转台为钢板焊接构件。台车行走由带电机的摆线针轮减速器驱动,转台回转由蜗轮蜗杆减速器外端的齿轮与转台的齿圈啮合实现传动:转台外圈用铬钢护板防护。 回转台车传动电源由室外的电力电缆卷筒供给:当台车进入室体时将电缆线从卷筒中拉出;台车退同时由电缆卷筒中弹簧片自动拉紧收回。清理前,在清理室外用起重机将铸件放在台车上,台车沿地面轨道进入清理室,碰撞行程开关电机断开,台车停止:当转台以一定的转速带动铸件转动时,铸件四周及顶面均受到抛丸清理。 2 回转台车设计特点及故障分析 在原设计中,台车的传动机构如图1所示 由电机通过蜗轮蜗杆减速机给转台一个转动力矩,蜗轮轴上的小齿轮驱使转台转动。六个托滚对转台起支撑作用:转台转动时,在摩擦力的作用下托滚电随之转动:托滚用轴承为32310型。结构如图2所示 这种轴承在轴向没有约束力,因而要求转台必须平稳,不能串动。要做到这一点,首先承托转台台车运行的铁轨,在使用中必须保持水平,以保证台车平稳行驶,不发生颠簸。另外在转台上摆放的铸件要平衡,以避免台车串动。这在使用中很难做到,特别是铸件装卸很难 平衡,微小的串动不可避免。因而轴承必然产生一定的轴向力,从而在转动过程中使轴承内 环与外环相对偏离,使防护盖和托架接触,时间一长就会卡死,造成停车事故。 3 技术方案 针对抛喷丸清理室回转台车原设计存在的问题,本课题采用了如下技术方案: (1)抛弃台车上原有的6个托滚部件。取而代之的是由上环形轨道钢梁、上环形轨道、滚动体、下环形轨道、下环形轨道钢梁组成的新的滚动传动摩擦副。其结构见图3 (2)采用中心定位轴——V形面环形轨道装置。在该装置的组成中,上、下环形轨道钢梁均采用焊接结构件,它们分别与转台面、台车车体焊接联结。 上、下环形轨道均采用铸钢件,分别用螺栓与上、下环形轨道钢梁联结,在其间放有特殊材质的若干个滚动体 为了减少摩擦力,下环形轨道与滚动体接触的V形面夹角采用120。。为便于定位和维护,上环形轨道与滚动体接触面为平面。上、下轨道与滚动体的接触面均进行表面热处理,以提高环形轨道的使用寿命:考虑到台车工作环境的特殊性,在环形轨道外侧有一圈钢丸防护罩,防止钢丸飞溅进入轨道,并在下环形轨道中设计钢丸排出槽,避免少量钢丸堆积在其中:当电动机通过蜗轮蜗杆减速机给转台一个转动力矩时,小齿轮驱使转台围绕中心定位轴转动,多个滚动体对转台起支撑作用_1I。转台转动时,在摩擦力的作用下,滚动体也随之滚动。由于轨道接触面与滚动体之间的摩擦力远远大于滚动体自身之间的摩擦力,因此滚动体之间不会卡死,转台就可以平衡、灵活自如地转动: (3)环形轨道与钢梁用螺栓进行联结,便于安装和维修:整体结构见图4: 4 结构设计 4.1 台车上环形轨道钢梁 本工件为焊接结构,采用材质为低碳钢钢板Q235制作,气割下料。本结构为双层圆环形型式,上、下面板之间由一环形竖筋焊接,断面为工字型形状。为提高整个结构的抗压强度和刚度,沿环形结构在上、下面板之间均布72块肋板。考虑整个结构的受力情况,经过理论计算和实践经验设计:上、下环形面板均采用厚度a=12mm钢板,中间环形竖筋板采用6=16mm钢板,上、下面板之间均布的72块肋板采用厚度c$=lOmm钢板制作。焊接方法采用连续焊接和断续交错对称焊接,焊接变形时应进行矫正处理。组焊完毕后,与上轨道接合的面板要与上轨道配钻均均布于圆周的联接孔,便于安装和维修【2】,结构见图5. 4.2 台车上、下环形轨道 考虑到整个台车的运转情况及轨道的受力,上、下环形轨道应各设计成整体结构。由于上、下轨道外形尺寸较大,之间要安顿若干个滚动钢球,在扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷作用下工作的轨道它的表面承受着比心部高的应力,在有摩擦的场合表面层还不断地被磨损,因此对轨道的表面层提出了强化的要求,使它的表面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限,而心部仍保持足够的塑性和韧性。考虑到以上因素,轨道采用铸造方法制成。材质选用ZG45。上轨道的上底面、下轨道V形面均要进行火焰加热表面淬火,淬硬层深度4~6mm。 为了减少摩擦力,下环形轨道与滚动体接触的V形面夹角采用120。。考虑到台车工作环境的特殊性,在环形轨道外侧有一圈钢丸防护罩,防止钢丸飞溅进入轨道,并在下环形轨道中设计出钢丸排出槽,避免少量钢丸堆积在其中【3】。 上、下环形轨道与轨道钢梁接触面进行机械加工,环形轨道与钢梁配钻均布于圆周的联接孔,结构见图6、图7。 4.3 台车下环形轨道钢梁 本:[件为焊接组合件。采用低碳钢钢板Q235制作,气割下料。本结构为双层圆环形型式,上、下面板之间由二圈环形竖筋焊接。沿环形结构在上、下面板之间均布72块肋板。上、下环形面板均采用厚度6=12mm钢板,中间二道环形竖筋采用6=12mm钢板,72块肋板采用厚度6=10mm钢板制作。焊接方法采用连续焊接和断续交错对称焊接,焊接变形时应进行矫正处理。在上、下环形面板上设计钢丸排出槽,避免少量钢丸堆积其中。组焊完毕后,与下轨道接合的面板要与下轨道配钻均布于圆周的联接孔,便于安装和维修,结构见图8。 4.4 滚动体的选择 由实践知道,使滚子滚动比使它滑动省力。所以在工程实践中,为了提高效率,减轻劳动强度,常利用物体的滚动代替物体的滑动。物体滚动时,接触处的静摩擦力与主动力组成主动力偶促使滚动,阻碍滚动的为滚动摩擦力偶。物体平衡时,滚动摩擦力偶矩随主动力偶矩的大小变化,变化范围为: 其中为滚动摩擦系数,N 为接触面的法向反力。物体在滚动时,滚动摩擦阻力偶矩近似等于 Mmax。 滚动摩擦系数用实验测定,它与滚子和支承面的材料的硬度和湿度等有关,与滚子的半径无关。表1是几种材料的滚动摩擦系数的值: 从表1中可知:淬火钢珠对钢的滚动摩擦系数为O.O1~O.O9。在表中几种材料的滚动摩擦系数为较小 。因此,本设计中在上、下轨道之间放置GCrl5材质钢球,上环形轨道、滚动体、下环形轨道组成新的滚动传动摩擦副。转台转动时,在摩擦力的作用下,滚动体也随之滚动。由于轨道接触面与滚动体之间的摩擦力远远大于滚动体自身之间的摩擦力,因此滚动体之 间不会卡死,转台就可以平衡、灵活自如地转动。 5 改进后效果分析 由于采用了中心定位轴——V形面环形轨道装置,从而降低了设备故障率,缩短了维修时间,降低了维修费用。改进后经三年的生产使用,效果一直很好。没有发生烧毁电机等问题。经计算,仅此一项改进,一年可减少直接经济损失13万元。环形轨道装置的使用寿命按2年计就可以减少直接经济损失达26万元,而更换一套环形轨道装置的费用只需4万元,这样在一个使用寿命期内,就可以为企业减少直接经济损失22万元,减少的间接经济损失无法估计。虽然一次性改造费用较大,制造工艺要求较高,但企业从中长期获益。
 
 

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