新型雙工位臺(tái)車式齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)的研發(fā)與

摘要：齒輪，一直以來對(duì)其內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量的要求都在不斷地提高。提高齒輪的表面質(zhì)量一般都是通過拋丸清理實(shí)現(xiàn)的，本文講述了一種新型雙工位臺(tái)車式齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)，不僅可一次性有效地對(duì)齒輪表面進(jìn)行清理強(qiáng)化，更是將生產(chǎn)效率提高了一倍。
關(guān)鍵詞：齒輪強(qiáng)化；拋丸清理；雙工位

1、前言
隨著我國(guó)裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)各種裝備的組成零部件的質(zhì)量要求越來越高，而齒輪是各種機(jī)械裝備中不可缺少的組成部分，所以，齒輪的內(nèi)在質(zhì)量及表面質(zhì)量也越來越被各生產(chǎn)廠家所重視，尤其是齒輪的表面質(zhì)量，因?yàn)楸砻尜|(zhì)量不僅決定著齒輪的機(jī)械性能及使用壽命，更決定著齒輪傳動(dòng)的準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性，以及傳動(dòng)過程中功率的損失大小。提高齒輪的表面質(zhì)量一般都是通過拋丸清理實(shí)現(xiàn)的，但是，一般類型的清理設(shè)備對(duì)齒輪進(jìn)行清理已無法滿足生產(chǎn)率和表面質(zhì)量的要求，為了進(jìn)一步提高齒輪的表面質(zhì)量，研制一種多工位高效率的拋丸清理設(shè)備已成為必然。
公司通過多次試驗(yàn)和改進(jìn)，已成功地研制出QN3615型雙工位臺(tái)車式齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)，該設(shè)備較突出的創(chuàng)新之處就是分別將兩個(gè)自轉(zhuǎn)臺(tái)車固定在拋丸室的兩個(gè)大門上，通過門軸旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)臺(tái)車進(jìn)出拋丸室，實(shí)現(xiàn)雙工位清理，將生產(chǎn)效率提高一倍。臺(tái)車自轉(zhuǎn)采用變頻調(diào)速以實(shí)現(xiàn)不同工件(齒輪)以不同的速度進(jìn)行清理，從而有效地清除齒輪表面的粘砂、氧化皮、油污等附著物，同時(shí)對(duì)齒輪表面進(jìn)行強(qiáng)化，提高表面的硬度及韌性，消除內(nèi)應(yīng)力，從根本上提高齒輪的質(zhì)量。
2設(shè)備簡(jiǎn)介及功能概述
該項(xiàng)目是公司根據(jù)市場(chǎng)需求而確立的，項(xiàng)目確立之后，公司組織專業(yè)技術(shù)人員在三十多年設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，吸收借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，獨(dú)立研制開發(fā)出了技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、高效環(huán)保的QN3615型雙工位臺(tái)車式齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)，滿足市場(chǎng)的需求。這種齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)屬臺(tái)車式拋丸清理機(jī)范疇，但又比傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的臺(tái)車式拋丸清理機(jī)有著很大的技術(shù)突破及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，一改傳統(tǒng)的減速機(jī)驅(qū)動(dòng)臺(tái)車行走進(jìn)出拋丸清理室的方式，分別將兩個(gè)臺(tái)車固定在拋丸清理室的大門上，通過大門的開關(guān)實(shí)現(xiàn)臺(tái)車進(jìn)出拋丸室。當(dāng)一扇大門帶著裝載著工件的臺(tái)車在拋丸室內(nèi)進(jìn)行清理時(shí)，另外一扇大門在拋丸室外裝卸工件，使生產(chǎn)效率提高了一倍。而且每個(gè)臺(tái)車都可實(shí)現(xiàn)變頻自轉(zhuǎn)，滿足不同工件的清理需要。
該設(shè)備通過高效率的懸臂離心式拋丸器拋出高速?gòu)椡?，打擊在齒輪的表面，除去表面氧化皮及其它附著物。齒輪放在可自轉(zhuǎn)的臺(tái)車轉(zhuǎn)臺(tái)上，各個(gè)齒輪經(jīng)過多次拋噴丸清理后，表面的氧化皮、雜質(zhì)、油污及灰塵等均被除掉，使齒輪表面露出金屬本色，同時(shí)通過拋丸處理能消除集中應(yīng)力，使齒輪表面得到強(qiáng)化，提高齒輪的抗疲勞、抗腐蝕性能。另外通過拋丸清理后，能使齒輪表面具有均勻的粗糙度，大大提高齒輪傳動(dòng)的準(zhǔn)確率，減少功率損失。
3主要內(nèi)容
3．1研制內(nèi)容
本項(xiàng)目的主要研制內(nèi)容是研制出兩套先進(jìn)可靠的工件傳動(dòng)系統(tǒng)，可以順暢地使大門帶著裝載工件的臺(tái)車進(jìn)出拋丸室，而臺(tái)車的較大載重為5t，再加上臺(tái)車及大門的自重，要靠怎樣的驅(qū)動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)這一功能成了該項(xiàng)目所要攻克的主要難關(guān)。為此，研發(fā)小組人員采用減速機(jī)一齒輪傳動(dòng)，將減速機(jī)固定在拋丸室頂部，輸出軸裝有小齒輪，與裝有大齒輪的門軸嚙合，門軸與大門連接，臺(tái)車固定在大門上，這樣臺(tái)車、大門、門軸、大門支撐等就組成了工件傳動(dòng)系統(tǒng)。
3．2關(guān)鍵技術(shù)工藝
該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)工藝就是工件傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝和傳動(dòng)工藝。將臺(tái)車固定在大門上，這一突破性的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新解決了臺(tái)車清理機(jī)占地面積過大、能耗高的問題。但是，要采用怎樣的傳動(dòng)方式才能使大門及臺(tái)車在負(fù)載的情況下順利自如的開關(guān)，是所要解決的關(guān)鍵工藝之一。為此，特別設(shè)計(jì)了兩根高強(qiáng)度門軸。門軸上部裝有大齒輪，與固定在拋丸室頂部的減速齒輪嚙合，由減速機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。門軸與大門相聯(lián)，門軸下端裝有兩個(gè)軸承，一個(gè)推力球軸承，一個(gè)圓柱滾子軸承，既保證了其承載力，又轉(zhuǎn)動(dòng)自如。通過控制固定在拋丸室體頂部的減速機(jī)來實(shí)現(xiàn)門軸的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大門的開關(guān)。
4主要技術(shù)指標(biāo)(QN3615型)
(1)一次清理工件的較大尺寸
較大尺寸：φ1700x1500(mm)
(2)拋丸器
型號(hào)：Q0338
葉輪直徑：φ420mm
電機(jī)功率：22kW
拋丸器數(shù)量：3臺(tái)
拋丸量：3x280kg／min
(3)提升機(jī)
提升量：70t／h
皮帶速度：>1．2m／s
功率：5．5kW
(4)分離器
分離量：70t／}1
分離區(qū)風(fēng)速：45m／s
功率：4kW
(5)縱向螺旋輸送器
輸送量：70t／h
功率：4kW
(6)收丸螺旋輸送器
輸送量：2O
功率：2．2kW
(7)臺(tái)車機(jī)構(gòu)
臺(tái)車載重：5000kg
臺(tái)車轉(zhuǎn)臺(tái)尺寸：2000mm
臺(tái)車自轉(zhuǎn)電機(jī)功率：3kW
大門開關(guān)電機(jī)功率：2．2kW
(8)風(fēng)量
總風(fēng)量：20000m3／h
清理室：約16000m3／h
分離器：約4000m3／h
風(fēng)機(jī)功率：22kW
(9)總功率：114kW
QN3615型雙工位臺(tái)車式齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)的粉塵排放、噪聲等指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
5主要功能部件
QN3615型雙工位臺(tái)車齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)主要由拋丸清理室、大門及臺(tái)車機(jī)構(gòu)、螺旋輸送器、提升機(jī)、分離器、拋丸器總成、維修平臺(tái)、供丸系統(tǒng)、地基、除塵系統(tǒng)、電氣控制部分等部件組成(圖1)。
圖1、QN3615型雙T位臺(tái)車齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)外型圖
1．大門及臺(tái)車機(jī)構(gòu)2．維修平臺(tái)3．螺旋輸送器4．提升機(jī)5．拋丸清理室6．拋丸器總成7．供丸系統(tǒng)8．分離器9．基礎(chǔ)10．除塵系統(tǒng)11．電氣控制系統(tǒng)
(1)大門臺(tái)車機(jī)構(gòu)
大門及臺(tái)車機(jī)構(gòu)即工件傳動(dòng)系統(tǒng)，由臺(tái)車、大門、門軸、大門支撐等組成。將臺(tái)車固定到大門上，通過門軸旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)臺(tái)車進(jìn)出拋丸室，實(shí)現(xiàn)雙工位清理，將生產(chǎn)效率提高一倍，并且臺(tái)車采用耐磨護(hù)板防護(hù)，以延長(zhǎng)其壽命，臺(tái)車自轉(zhuǎn)采用變頻調(diào)速以實(shí)現(xiàn)不同工件以不同的速度清理。
(2)拋丸器總成
拋丸室上裝有3臺(tái)Q0338型拋丸器總成，可以對(duì)通過的工件進(jìn)行一次性拋丸清理。拋丸器總成由拋丸器、電機(jī)等組成(圖2)。
圖2拋丸器總成
本機(jī)所用Q0338型離心式拋丸器具有高效、安裝維修方便、占用空間小、能進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。葉片在迅速旋轉(zhuǎn)的過程中靠離心力的作用固定，不需任何固定裝夾具。拆卸八片只需10～20min。
(3)螺旋輸送器
該機(jī)的螺旋輸送器分為縱向螺旋輸送器及收丸螺旋輸送器兩種?？v向螺旋輸送器位于拋丸室和密封室的底部，螺旋葉片焊裝在傳動(dòng)軸上。工作時(shí)，輸送器電機(jī)通過擺線針輪減速機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋軸旋轉(zhuǎn)，將丸料輸送至卸料口，然后由卸料口流人提升機(jī)；收丸螺旋輸送器位于拋丸室外收丸料斗的底部，卸料口與縱向螺旋聯(lián)接，用于收集臺(tái)車裝卸工件時(shí)散落的彈丸，T作時(shí)，收丸螺旋輸送器將臺(tái)車上帶出的丸料輸送至縱向螺旋。
(4)提升機(jī)
斗式提升機(jī)由擺線針輪減速器、上下滾筒、輸送膠帶、料斗、封閉料筒和漲緊裝置組成(圖3)。
圖3提升機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
斗式提升機(jī)的進(jìn)料口與橫向螺旋輸送器相連，其出料口與分離器相連。提升機(jī)罩殼上設(shè)有檢修門，可維修及更換料斗。打開下罩殼上的門蓋，可以維修下部傳動(dòng)，并且排除其底部彈丸堵塞。本機(jī)采用平皮帶傳動(dòng)。_丁作時(shí)，固定在輸送膠帶上的料斗將提升機(jī)底部的丸料刮起，同時(shí)接收從橫向螺旋輸送器流人的丸料。然后在提升機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將丸料輸送至提升機(jī)頂部，較后靠離心重力方式落料，將丸料輸入分離器螺旋內(nèi)。
提升機(jī)上部設(shè)有一套漲緊裝置。當(dāng)皮帶松馳時(shí)，應(yīng)該調(diào)節(jié)提升機(jī)上部?jī)蓚?cè)的調(diào)整螺栓，漲緊皮帶，調(diào)整范圍為0～100mm。
(5)分離器
本機(jī)配置滿幕簾式丸砂分離器。丸料從斗式提升機(jī)流人篩筒，丸砂混合物中的雜物(毛刺、釘和芯鐵等)由分離器篩筒內(nèi)螺旋片帶走。篩筒外螺旋將丸砂混合物沿分離器均布，從而形成滿流幕狀態(tài)，而進(jìn)入了下面的風(fēng)選階段。此時(shí)，除塵器風(fēng)機(jī)通過分離器抽風(fēng)孔抽風(fēng)，將彈丸和金屬氧化皮碎片、破碎彈丸、粉塵有效分離，大顆粒廢料從分離器丸料溢流口流出，細(xì)小丸料、粉塵從廢料出口流出，彈丸進(jìn)入丸料倉(cāng)進(jìn)行循環(huán)。
調(diào)整分離器的垂直調(diào)節(jié)擋板與水平調(diào)節(jié)擋板之間的縫口，可以改變布料層的厚度及運(yùn)動(dòng)軌跡，并配合調(diào)整分離區(qū)的調(diào)節(jié)擋板，可獲得良好的分離效果。關(guān)于分離器的工作原理請(qǐng)參見圖4。
圖4分離器工作原理圖
1．分離器螺旋2．大顆粒物料卸出管3．調(diào)節(jié)板4．一*分離板5．二*分離板6．丸料倉(cāng)7．電磁閘門8．未分離完全物料9．廢料
(6)通風(fēng)除塵系統(tǒng)
除塵系統(tǒng)由濾筒式除塵器(HRX54)、離心式高壓風(fēng)機(jī)、管道和排塵煙囪組成。
拋丸清理機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的含塵氣流經(jīng)過連接管道進(jìn)入濾筒式除塵器。含塵氣流在旋風(fēng)體罩殼的作用下形成旋風(fēng)，大顆?；覊m沉降在灰斗內(nèi)，帶有小顆粒灰塵的氣流經(jīng)濾筒過濾后，通過高壓離心式通風(fēng)機(jī)抽人煙囪向高空排放。排放后的粉塵濃度不高于120mg／m，符合國(guó)家環(huán)保局規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
本設(shè)備通過高壓離心風(fēng)機(jī)抽風(fēng)使室體內(nèi)形成一定負(fù)壓，使工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵不向室體外飄溢，從而使設(shè)備周圍的粉塵濃度低于100mg／m。
(7)電控系統(tǒng)
該系統(tǒng)使用13本OMRON公司生產(chǎn)的可編程序控制器控制，具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，在控制系統(tǒng)中還采用了檢測(cè)元件，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行故障診斷及報(bào)警。同時(shí)系統(tǒng)具有良好的互鎖、自鎖及安全保護(hù)措施，確保了設(shè)備和操作人員的人身安全。
6設(shè)備清理強(qiáng)化工藝流程
將工件(齒輪)裝在一扇大門的臺(tái)車上關(guān)閉大門一除塵系統(tǒng)開循環(huán)系統(tǒng)開_÷拋丸器開對(duì)齒輪進(jìn)行拋丸清理強(qiáng)化一清理完畢拋丸器關(guān)循環(huán)系統(tǒng)關(guān)除塵器關(guān)一大門打開卸工件。
一扇大門帶著臺(tái)車載著工件在拋丸室內(nèi)接受拋丸的同時(shí)，在拋丸室外另一扇大門的臺(tái)車上裝載工件，拋丸室內(nèi)的工件清理完畢后，另一扇大門帶著臺(tái)車載著工件按照上述工藝流程進(jìn)行工作。已清理完畢的大門臺(tái)車在拋丸室外卸工件，生產(chǎn)效率提高一倍。
7結(jié)束語
該設(shè)備自研制成功后，已在用戶處安裝使用，用戶反映清理效果很好，經(jīng)過清理后的齒輪，表面強(qiáng)度大大增強(qiáng)，更堅(jiān)固耐用，傳動(dòng)更精準(zhǔn)。隨著我國(guó)裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展，齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)的市場(chǎng)前景十分廣闊。另外，根據(jù)國(guó)際市場(chǎng)調(diào)查情況來看，國(guó)際上對(duì)齒輪強(qiáng)化拋丸清理機(jī)的需求量也十分大，所以，公司在穩(wěn)踞國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的同時(shí)，力拓國(guó)際市場(chǎng)，為雙星機(jī)械更好的走向世界邁出堅(jiān)實(shí)的一步。
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