可调挡轮结构
姜勋祥郑海顺刘国利
(东莞宏威数码机械有限公司,广东东莞523080)
摘要:
多个载重底板在同一个辊道中运行,靠两侧挡轮强制载重底板运行的准直。运行间隙的设定需参考底板的宽度公差,底板的温差宽度变化。当宽度公差和宽度的温差变化累积过大时,适宜的间隙设定就需要挡轮的自动调整来完成。
关键词:
热胀冷缩、碟形弹簧、可调节、适宜间隙、传动导向
为了解决多个载重底板在传动辊道上是冷态下组装、调整,热态下运行时,宽度公差和宽度的温差变化累积偏差过大,需要在传动辊道的一侧设计一种自动调整挡轮,使之与另一侧固定挡轮提供随底板宽度尺寸变化而变化的适宜间隙;该调节挡轮采用碟形弹簧直列组合结构,通过内外两组直列碟簧的伸缩实现可调节、减振和导向等功能;适宜间隙的设定;结构所需要的调整量
分析
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、计算;结构所需要的调整力分析、计算;碟形弹簧和轴承的选型;零(部)件的结构设计;调节挡轮的安装、调整。
1 适宜间隙的设定
载重底板宽度尺寸259.5±0.1,设定在冷态时传动辊道两侧挡轮挡距为259.6时为载重底板运行的最佳挡距,即两侧挡轮挡距与载重底板宽度之间的适宜间隙区间为0.0~0.2;载重底板在此适宜间隙区间内运行运行精度最佳。
2 结构所需自动调整量
载重底板总重量为220kg,材质为铝合金,传动辊道材质为不锈钢。载重底板在加热炉内预加热到120℃后运行到大气环境下的传动辊道,根据底板宽度尺寸259.5±0.1,得出底板宽度尺寸最大加工偏差为0.2;底板加热到120℃时宽度尺寸的线胀量为:
l=α×T×L=24.8×10-6/℃×100℃×259.5mm=0.644mm
载重底板在120℃时宽度尺寸的线胀量与加工偏差累积为0.844mm,因载重底板的运行的适宜间隙为0.0~0.2,得出可调导轮结构所需的自动调整量≥0.844mm-0.2=0.644mm。
3.结构所需要的调整力分析
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载重底板与传动辊子之间的滑动摩擦力:F=μmg =366.52N ,则可调挡轮强制载重底运行的准直所需的调整力大于等于滑动摩擦力的一半为183.26N 。
4.碟形弹簧和轴承的选型
碟形弹簧是用钢板、钢带或钢材锻造坯料加工成呈碟状的弹簧。碟形弹簧刚度大,缓冲吸振能力强,能以小的变形承受大载荷,适合于轴向空间要求小的场合;用同样的碟形弹簧采用叠合、对合等不同的组合方式,能使弹簧特性在很大范围内变化;即当同样的碟形弹簧叠合时,相对于同一变形,碟形弹簧数越多则载荷越大,当对合时,对于同一载荷,蝶形弹簧数越多则变形越大。碟形弹簧在机械产品中应用越来越广,常作为强力缓冲、减振、压紧弹簧,以及用作机动器的储能元件,将机械能转换为变形能储存起来。选择SSRBN 28碟形弹簧,此碟形弹簧的最大变形量为0.65,75%位移量(即0.65*75%)时负载为3089N 。碟形弹簧的初始变形设置为最大变形量的25%,根据碟簧载荷计算公式算得初始弹力为947N,远大于结构所需的调整力,故能满足调整载重底板运行准直的功能要求。
轴承选用6000的深沟球轴承,查
表
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得6000深沟球轴承的径向基本额定动载荷为
4.58kN ,径向基本额定静载荷为1.98kN ,远远大于作用到轴承上的径向载荷(可调挡轮强制工件架运行准直的调整力183.26N ),故满足要求。
图一 可调挡轮功能结构图
图二可调挡轮爆炸示意图
5.可调挡轮结构设计
图一为可调挡轮结构示意图,图二为可调挡轮爆炸示意图。其主要构成零件包括: 1.固定座、2.弹簧座、3.调节螺母、4.压紧垫圈、5.蝶形弹簧、6.深沟球轴承、7.定位轴、8.定位销、9.垫圈
如图所示三组轴承通过定位轴(件7)安装于弹簧座(件2)上,用定位销(件8)定位防止运行过程中定位轴滑出;装配后整体安装于固定座(件1)上,内部安装4个对合蝶形弹簧,外部安装2个对合蝶形弹簧,弹簧座安装于固定座上通过孔和滑槽定位导向,外部再用压紧垫圈和调节螺母预紧,调节螺母可调节压紧蝶簧。
固定座与辊道侧板上端面和侧面配合定位,再加上螺钉固定使固定座在辊道侧板上形成三向定位的稳定结构,为弹簧座组件提供一个可靠的基座。使可调定位导轮与另一侧固定导轮形成
标准
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挡距。
弹簧座的轴和下耳与固定座上的孔和滑槽配合定位,轴向靠调节螺母预压紧内、外蝶簧,在载重底板进入辊道后挤压弹簧座组件有轴向滑动来提供适宜运行间隙。
固定座内部、外部蝶形弹簧都采用对合组合形式,此组合在同一载荷作用下变形增大,适用于较大的尺寸偏差范围(即可在0~4*0.65*75%=1.95)大于等初始位置碟簧压紧尺寸(0.65*25%*4)加上自动调整量(0.644)。当底板挤压轴承时,弹簧座滑动压缩内部4个对合蝶形弹簧,此4个对合蝶形弹簧在同一载荷下能提供较大变形。
外部2个对合蝶形弹簧的作用为: 1.在安装调试时通过调整螺母调整弹簧座一个初始位置,调整方便;2.给调节螺母施加一个预紧力,防止调节螺母在运行过程中松掉;
3.当挤压调节挡轮的载重底板运行离开此传动辊道,弹簧座在内部蝶形弹簧的作用下恢复到初始位置,外部对合蝶形弹簧起到缓冲的作用,使弹簧座恢复得比较平缓、稳定,不会出现急回撞击固定座。
轴承选用深沟球轴承,主要承受径向载荷;内圈用定位销定位,内圈两端用垫圈卡住,外圈自由旋转导向无卡阻。
6.可调挡轮工作原理:
本可调挡轮结构安装辊道一侧的侧板上,与安装在辊道另一侧的固定挡轮形成一个适合载重底板运行的适宜间隙。在安装调整时将冷态载重底板置于辊道上,以固定挡轮侧为基准,载重底板紧靠固定挡轮,可调挡轮又以载重底板为基准,调整调节螺母使弹簧座组件得到适宜的运行间隙(即结构的初始位置)。
当载重底板在前道工序中加热到一定温度后,运行到传动辊道时,由于热胀尺寸增大的载重底板接触轴承、挤压轴承使弹簧座滑动压缩蝶形弹簧进入辊道,同样当多个有尺寸偏差的载重底板加热后运行到此传动辊道时,通过蝶形弹簧压缩量的变化来自行调整其适宜的运行间隙。
结论:
本结构应用刚度大、缓冲吸振能力强、在较小的尺寸空间内能以较小变形承受较大载荷的组合式蝶形弹簧,解决传动中不同的载重底板冷态下和加热后在同一个辊道上运行时,自动调整适宜的运行间隙。结构简单,调整方便,成本低,可广泛运用于此类运行状态下。
参与文献:
[1]机械设计手册.第1卷/成大先主编化学工业出版社 2007.11
浙公网安备 33021202002483