淺談一種新型圓鋼修磨機的設計

張文濤，高春田，王青山，張輝，彭啟強，包瑞新

（1.撫順特殊鋼股份有限公司；2.遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001）

1 圓鋼修磨機整體結構設計

本設備設計有兩種形式，分別是磨頭移動式和磨頭固定式，采用電動機為動力源，根據設備需要和傳動特點，不同部位分別選擇帶傳動和鏈傳動的方式。兩種形式均使用了帶傳動，包括：（1）架體電機與減速器連接處；（2）電機與磨頭。磨頭移動式的磨頭小車行走采用了鏈傳動。

①磨頭固定式：即采用磨頭固定不動、坯料移動的方式。因所修磨坯料較大，整個設備主要分為兩部分：輥道和磨頭（圖1）。②磨頭移動式：即坯料只旋轉，不移動，依靠磨頭小車移動進行加工（圖2）。

圖1 磨頭固定式圓鋼修磨機三維模型

圖2 磨頭移動式圓鋼修磨機三維模型

2 磨削力等關鍵參數計算

2.1 磨削單元

磨削單元即圓鋼修磨機的磨頭部分，也是整個設備的核心，不僅需要能夠完成預定的工作，還要保證安全性和可靠性。其主要參數為：磨削深度1mm，橫向進給量0.3m/min，砂輪的線速度80m/s，小車移動的速度約0.3m/min，圓形鋼材的轉速18.67r/min。

（1）求解作用在磨頭上的力。為方便計算，工件被磨削時所受的磨削力可以正交分解為：軸向磨削力Fa、徑向磨削力Fr、和切向磨削力Ft，這三個分力在空間上是兩兩互相垂直的力。在這三個力里，徑向磨削力的數值最大，一般為平衡，一般不予考慮。三個分力如圖3所示。Fr=(1.6～3.2)Ft，而軸向磨削力往往很小，基本能夠由軸承

圖3 砂輪磨削力的分解圖

其中，切向磨削力Ft的計算公式為：

式中，CF為單位磨削力，ap為磨削深度；fa為橫向進給量，v為砂輪線速度。式中系數取：。

將數據帶入式（1）中，計算得出工件受到砂輪的切向磨削力Ft=3048N。從力的作用力和反作用力的關系可以得到，F1=Ft=3048N，方向與Ft相反。

CBN砂輪進行磨削作業時，徑向磨削力和切向磨削力的比值，所以可由該比值計算出砂輪的徑向磨削力Fr=6218N，由牛頓第三定律可得，F2=FR=6218N，方向與徑向磨削力FR相反，其中F2為工件對砂輪的徑向作用力。

（2）最小軸徑估計。

利用扭轉強度法，可知：

式中，P=268.8kW，n=2506r/min，C=126～103,取C=120。

故最小軸直徑為：

2.2 磨頭移動式小車傳動裝置

電機的功率應按照設備運行所需要的功率選定，盡可能讓電動機在正常工況額定負載下運行，綜合以上因素，選擇Y90S-4電機，主要參數額定功率1.1kW、轉速：1400r/min、效率：78%、重量：25kg。

總傳動比

選擇減速器的傳動比

分配傳動裝置傳動比

式中，ik,i分別是帶輪傳動比和減速器傳動比。為保證V帶傳動的輪廓不至于太過突出，選定，計算出減速器傳動比

小帶輪轉速

大帶輪轉速

2.3 圓鋼滾動裝置

已知圓鋼的轉速：n=18.67r/min，功率22kW，選擇電機Y225M-6，主要參數額定功率30kW，轉速nd=980r/min，效率90%。

傳動比的分配，總傳動比：

分配傳動比：

考慮到磨光機尺寸較大，大齒輪需做成齒輪圈和機體鏈接，為留出足夠的裝配連接空間，齒輪的傳動比可以取大一些。取齒輪的傳動比為10.6，故：

3 結語

本文設計了一種對圓形鋼材外表面進行處理的圓鋼修磨機，該設備有兩種形式，分別是磨頭移動式和磨頭固定式，可以根據不同的工件和加工計劃選擇更適合的工作形式，以此實現效率更高的生產，盡可能地縮短加工時間，有利于企業效益的增長。