一种新型轴间距调整机构设计new

一种新型轴间距调整机构new 一种新型轴间距调整机构设计 俞焕庆 (浙江精功科技股份有限公司 浙江 312030) 摘要: 该新型钢板成型机用轴间距调整机构是一种设计合理、结构简单、工作稳定、调整方便 的新型轴间距偏心轮调整机构。它是将多组成型轧辊组合在一个机架上，更换板型时只需整 套更换即可，无需重复轧辊调试工作。通过设计计算和校核验证，新型轴间距调整机构动作 上满足工艺要求，齿轮传动齿隙满足要求，转轴强度足够。该轴间距调整机构的组合使用， 大大提高了使用单位成型加工时的工作效率和板材成型稳定性。 关键词:成型设备 轴间距 调整 设计 中图分类号:TB4 A NEW AXIS SPACING ADJUSTMENT MECHANISM DESIGN Huanqing Yu (Zhejiang Jinggong Science& Technology Co., Ltd. Zhejiang, 312030) :The new steel plate forming machine adopting shaft spacing adjustment ABSTRACT mechanism is a new type shaft-spacing eccentric wheel adjustment mechanism with reasonable design, simple structure, stable performance and easy to adjust. It is composed of a combination of roll in a rack,when replacing the plate just to replace the entire set, no need to repeat the roller trial. Through design calculations and checking verification, the new shaft spacing adjustment action meet the technological requirement, gear drive backlash meet the requirement with sufficient strength the shaft of rotating. The combination of shaft spacing adjusting mechanism greatly improves the work efficiency when using the unit forming and sheet metal forming stability. Roll forming equipment Shaft spacing Adjustment Design KEY WORDS: 1、概述 近年来，随着钢结构建筑的快速发展，大量板材成型设备在钢结 构企业中得以广泛应用，为满足同一板型不同板厚的工艺要求，现有 板材成型上、下轧辊间的距离基本采用可调式结构。而目前成型设备 成型轮轴间距的调整工作方式，基本通过调整安装在设备两侧的辊轴 支架或墙板上的调节机构，带动上辊轴上下移动，实现上、下辊轴间 距尺寸的调整。由于实际生产过程中需要经常变换产品规格，而原料 1 板材厚度及板型又不同，调整时需反复松开和拧紧各紧固件，调整很不方便，而且加工不同板型时，需拆装大量成型轧辊，更换轧辊后又需重新调整轧辊，每次均需进调轧辊调整工作，并且设备工作时不能进行调整，设备的使用十分不便。 该新型钢板成型机用轴间距调整机构是一种设计合理、结构简单、工作稳定、调整方便的新型轴间距偏心轮调整机构。它是将多组成型轧辊组合在一个机架上，更换板型时只需整套更换即可，调整时只需旋转调整手柄，该调整手柄具备自锁功能无需锁紧，而且在板料成型时也可进行调整，设备使用方便，该机构大大提高了工作效率和设备稳定性，综合经济效益明显。 2、结构说明 该新型钢板成型机用轴间距调整机构包括机架、安装于机架上的固定转轴、调整转轴、偏心套、端盖和调整螺杆，以及安装在固定转轴上的下齿轮和调整转轴上的上齿轮等零件。结构如图1: 图1 轴间距调整机构示意图 1为机架，2为固定转轴， 3为下齿轮，4为上齿轮，5为调整转轴，6为蜗轮 偏心套，7为端盖，8为调整蜗杆，9为调整机构 图1钢板成型机用轴间距调整机构中，固定转轴安装于机架下部，调整转轴通过轴承安装于蜗轮偏心套内，蜗轮偏心套与机架间隙 2 配合于机架座孔内，蜗轮偏心套两端的轴承座孔同轴，且轴承座孔与偏心套的外圆存在固定量的偏心距e，使用时，当调整机构中的调整蜗杆正反向旋转时，偏心套相对于调整蜗杆正反向旋转，由于轴承座孔偏心距e的原因，调整轴轴中心随之上下移动，最终使固定转轴与调整转轴间的轴间距尺寸A发生变化，从而达到调整轴间距的目的。固定轴轴与调整转轴出轴端安装成型轧辊，成型时两轴分别通过下齿轮和上齿轮驱动旋转，最终将钢带连续成型成设计的板型。 对于一般的钢板成型设备，上述机构都是组合起来使用的，一台成型机基本采用连续十套、二十多套甚至更多上述轴间距调整机构，为了达到快速更换板型与规格，现在经过改进，采用几组调整机构组合在一起组成一个成型机构组，这样变换时只需将整组机构调装更换即可，组合后的机构见下图2成型机构组示意图: 图2 成型机构组示意图 3、主要参数计算 3.1 设计主要性能要求 A) 蜗杆蜗轮机构调整完成后应能自锁，防止轴间距A值变动，应进行自锁验证; B) 蜗杆蜗轮机构调整时，由于是通过偏心套转动带动调整转轴除了移动，所以调整转轴除了上下移动外，还有微量的水平方向上和 3 位移，需验证此水平位移不致转动齿轮齿隙为零，以致发生干涉; C)分析固定转轴与调整转轴在成型时的变形量，并验证轴承的选型是否正确。 3.2 设计依据 钢板厚度:0.2~0.8 mm 成型力:5000~10000 N 3.3 蜗杆自锁性能验证 为了确保自锁性能，蜗杆导程应该越小越好，根据机械设计手册资料，对于钢与钢的摩擦副，当蜗杆螺旋升角小于3?17′时取可满足自锁要求。根据结构空间限制及受力要求，初定蜗杆头数Z=1，1标准梯形螺纹，模数m=1.6，蜗杆中径为d=φ28mm ，则蜗杆螺纹1 升角γ: γ=arctan(Z*m/d)=arctan(1*1.6/28)=3.27?=3?16′,3?17′ 11 因为蜗杆的螺纹升角小于自锁安全螺旋升角值，所以该机构符合自锁条件。 3.4 结构设计计算 根据钢卷板料厚度设计范围为0.2~0.8mm，调整机构中的调整转轴上下移动的距离应为?0.3mm，考虑到实际工况与工艺范围，适当加大至?0.5mm来进行验证。 偏心套偏心距初定为e=3mm，转轴调整变化示意图见图3: 图3中，O点为机架座孔中心点，当蜗杆驱动偏套双向旋转时，偏心套的偏心轴承孔中心点M(调整转轴中心点)可上下移动至A 4 点或B点，上下移动距离为?0.5mm，上下移动至A、B两点最大范围时，调整转轴的水平位移量为0.04mm。 图3 转轴调整变化示意图 图4 机架示意图 传动齿轮齿轮模数初定为m=6，初定齿数上齿轮为Z1=19，下齿轮为Z2=32，过渡齿轮为Z3=41，则理论中心距为: 水平齿轮中心距a1=m(z1+z2)/2=6*(19+41)/2=180mm， 垂直齿轮中心距为a2=m(z1+z3)/2=6*(19+41)/2=153mm， 上下传动齿轮按一般常用精度8级精度进行加工，查机械设计手册，查得水平齿轮与垂直齿轮中心距极限偏差值为??0.0315 mm，中心距公差通过机架的孔间距保证，机架示意图见上图4， 下面验算尺寸链公差: 齿轮中心距上偏差ES=+0.023-(-0.007)=+0.03 mm 齿轮中心距下偏差EI=-0.023+(-0.007)=-0.03 mm 由上述计算可知，齿轮中心距公差值为?0.03mm,小于机械设计手册查到的公差范围?0.0315mm，因此满足齿轮传动啮合齿隙要求。上下齿轮传动根据工况同步性无要求，所以只要满足单向传动同步要求即可，从前述分析数据可知，调整转轴上下位移量为?0.5mm，加 5 工机架上下孔时中心距增加1mm，上下转轴中心距为153+1=154mm，此时上下齿轮能同步旋转又能满足齿隙要求，154尺寸有公差要求是为了保证上下转轴的平行度要求。为保证上下转轴位于同一垂直面内，上安装孔人为偏移e距离，所以水平中心孔孔距不一致，分别为177mm和183mm，虽然尺寸不一样，但两者同样适用上述计算公差要求，组合件内的基他类似中心距均与此尺寸一致。 3.5 受力分析 受力分析时，应取最大负载进行校验，将前述成型力最大值10000N设定为外力，转轴轴承安装位置设定为支撑，安装齿轮端虽也承受一定的径向力，但由于力臂较短，主轴轴径也较粗，在此项分析中可予以忽略，通过Solidworks有限元分析插件Simulation进行有限元分析，分析结果如下图5和图6。 图5 应力分布图 图6 受力变形图 从图5显示可知，最大应力值为118MPa，远小于材料许用应力值245MPa，从图6显示可知，转轴最大位移值为0.18mm，此弯曲变形引起的轧辊偏移可以通过调整转轴上下位置补偿，但应在机构可调整范围内，从前述数据可以计算出单边最大位移0.3+0.18=0.48mm，在调整范围?0.5mm内。由于上下两转轴工况一致，可不必再重复进 6 行受力分析。 4、设计结论 通过以上分析，可以得知该#设计#是可行的，机构动作满足工艺要求，齿轮传动齿隙满足要求，转轴强度足够。同时由于采用了轴间距调整机构组合使用，大大提高了成型加工时的工作效率和板材成型稳定性。该新型轴间距调整机构经实践使用，效果令人满意。现在对主要性能参数设计进行说明，希望能为我国广大机械单位和机械设计者作借鉴作用，从而加快和推动发展我国机械工业技术发展。 参考文献: [1]、王文斌 《机械设计手册》第3版[M] 第1册 北京 机械工业出版社 2004.8 [2]、王文斌 《机械设计手册》第3版[M] 第2册 北京 机械工业出版社 2004.8 [3]、王文斌 《机械设计手册》第3版[M] 第3册 北京 机械工业出版社 2004.8 [4]、王文斌 《机械设计手册》第3版[M] 第5册 北京 机械工业出版社 2004.8 [5]、王玉新 《机构创新设计方法学》[M] 天津 天津大学出版社 1996.10 [6]、赵明生 《机械工程师手册》[M] 第2册 北京 机械工业出版社 2000.9 7 作者简介: 俞焕庆，男，1971，本科，浙江精功科技股份有限公司，工程师，一级注册建造师，高级机械设计师，浙江绍兴312030，从事非标设备设计研发十多年，已申请发明专利4项，实用新型专利8项，发论文10余篇，参与编制CECS 290-2011标准，曾获浙江省优秀员工称号。 8