FK6-1000型加彈機(jī)第一羅拉張緊輪座板改造淺析

程 峰

( 浙江盛元化纖有限公司，浙江 蕭山 311247)

設(shè)備與控制

我司的德國巴馬格FK6-1000型加彈機(jī)投入使用多年，在維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備故障點(diǎn)多發(fā)生在第一羅拉過橋，主要表現(xiàn)張緊輪軸承抱死、同步皮帶跑偏或脫出。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，故障原因主要是過橋皮帶張緊輪座的緊固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，緊固螺栓過長(zhǎng)所致。為此，我們對(duì)過橋傳動(dòng)部分做了改造，收到了良好效果，下面是改造的具體情況。

1 改造前第一羅拉傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與分布

德國FK6-1000型加彈機(jī)第一羅拉傳動(dòng)結(jié)構(gòu)跨度大，整個(gè)過橋底板上安裝有3個(gè)齒輪座，其中兩個(gè)為張緊輪夾緊座(如圖1)[1]。

兩張緊輪均通過夾緊座夾緊，A由一塊厚度為30 mm的墊板墊高，B由兩塊厚度為30 mm的墊板墊高。墊板均為豎直方向安裝，其自身的重力完全靠板面之間的摩擦力來支撐。夾緊座與墊板通過兩顆M10×100的緊固螺栓套穿在一起，并緊固在過橋底板上。更換和調(diào)校皮帶時(shí)需松開這兩顆緊固螺栓，此時(shí)墊板及夾緊座向下的力，全都施加在緊固螺栓上。在張緊皮帶的過程中，緊固螺栓承受較大彎矩作用，隨著拆卸次數(shù)的增多和機(jī)臺(tái)固有振動(dòng)的存在，緊固螺栓發(fā)生彎曲變形，螺栓的緊固力逐漸減弱。運(yùn)行中墊板易出現(xiàn)滑移，此時(shí)螺栓進(jìn)入長(zhǎng)期承受彎曲應(yīng)力的狀態(tài)，變形量逐漸增大，導(dǎo)致張緊輪在運(yùn)行中傾斜，從而醞釀了以上故障的發(fā)生。維修中螺栓經(jīng)常陷入松緊兩難的局面，給維修帶來極大的不便，大大降低了維修效率。

圖1 過橋傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

2 張緊輪座板改造

通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪與分析，本人設(shè)計(jì)了一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的固定支撐式結(jié)構(gòu)來代替原來的壓緊墊高式結(jié)構(gòu)(如圖2)。

圖2 固定支撐式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

把原來完全起墊高作用的30 mm厚墊板除掉，用4根17 mm×17 mm的方鐵來支持一塊15 mm厚U型板代替。方鐵一端車M12的外牙，并在過橋底板上的相應(yīng)位置開4個(gè)M12的螺紋孔，M12的螺紋孔與方鐵一端M12的外牙相配。方鐵的另一端開M10的螺孔，U型板通過4顆M10×25的螺栓固定于4根方鐵的另一端。張緊輪夾緊座通過兩顆M10×40的螺栓固定于U型板上，與原M10×100的螺栓相比，整整短了60 mm。根據(jù)實(shí)際需要，可以在U型板上多開一對(duì)M10螺紋孔，用于調(diào)節(jié)皮帶張力時(shí)備用。

3 改造前后薄弱處的受力分析對(duì)比

3.1 皮帶張緊過程中，緊固螺栓的受力分析

在皮帶張緊過程中，緊固螺栓未完全緊固，其主要承受彎矩作用，所受的彎矩隨著皮帶的張緊逐漸增大，直到皮帶達(dá)到工作時(shí)的張緊度，此時(shí)緊固螺栓所受的彎矩最大[2]。下面以張緊輪B的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析(如圖3)。

圖3 緊固螺栓受力簡(jiǎn)圖

設(shè)單個(gè)墊板的重量為GN，在皮帶的作用下，張緊輪夾緊座對(duì)螺栓的最大合力為FN。改造前，已知墊板厚度為30 mm，張緊輪夾緊座厚度為25 mm。可知夾緊座裝置對(duì)螺栓產(chǎn)生的彎矩力臂為30+30+25=85 mm；第一塊墊板對(duì)螺栓產(chǎn)生的彎矩力臂為30/2+30=45 mm；第二塊墊板對(duì)螺栓產(chǎn)生的彎矩力臂為30/2=15 mm。螺栓所受的最大彎矩用M1表示，M1={F×85+G×(45+15)}×10-3N·m。改造后，螺栓所受的最大彎矩用M2表示，M2=F×25×10-3N·m。不難得出M2

3.2 設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，緊固螺栓的受力分析

當(dāng)皮帶張力調(diào)校到工作要求時(shí)，緊固好螺栓，此時(shí)螺栓不再受彎曲應(yīng)力，整個(gè)張緊機(jī)構(gòu)在豎直方向只靠板面之間的摩擦力來支持，而提供摩擦力的正壓力就是螺栓的緊固力(如圖4)。

圖4 張緊機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖

因?yàn)檎麄€(gè)機(jī)構(gòu)的材質(zhì)基本相同，可以把過橋底板與墊板，張緊輪夾緊座板與U型板之間的摩擦系數(shù)近似看做相同，用μ表示[3]。改造前螺栓需提供的最小緊固力用N1表示，改造后螺栓需提供的最小緊固力用N2表示。過橋底板與墊板之間所需的最小摩擦力為：f1= (2G+F)N，N1= ((2G+F)/μ) N；U型板與張緊輪夾座之間所需的最小摩擦力為：f2=FN，N2=(F/μ)N。

N2

4 結(jié)束語

從所受力矩分析可知，用于張緊機(jī)構(gòu)中的緊固螺栓不宜過長(zhǎng)，否則易形成懸臂梁，發(fā)生彎曲變形，影響正常使用效果，甚至?xí)霈F(xiàn)設(shè)備故障。改造過程中，應(yīng)注意：(1)17 mm×17 mm方鐵兩端面的平行度及各方鐵長(zhǎng)度的一致性要保證，各螺紋孔中心線要求與開孔面保持較好的垂直度。(2)U型板上開沉孔與4根方鐵連接。(3)安裝完后，U型板平面要求與過橋底板面保持較好平行度。實(shí)踐證明此改造是切實(shí)有效的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，可實(shí)施性強(qiáng)。通過改造，設(shè)備運(yùn)行的持續(xù)性、穩(wěn)定性有所提高，設(shè)備故障率大大減少。

[1] 劉鴻文. 材料力學(xué) [M].第3版. 北京：高等教育出版社，1992.9.

[2] 何世禹. 機(jī)械工程材料[M].第1版. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.5.

[3] FK6-1000 texturizing machine spare parts[Z]. 德國巴馬格有限公司，2006.3.