周桂圓，牛曙光，張勇昌，徐 晶，梁 亞

（常熟理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

1 引 言

長(zhǎng)沖程鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、長(zhǎng)沖程、低沖次、重載荷、節(jié)能、懸點(diǎn)加速度變化小、沖擊小、減速器額定扭矩小、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn).長(zhǎng)沖程鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)主要由換向系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、機(jī)架系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶，經(jīng)過(guò)減速箱減速后驅(qū)動(dòng)下鏈輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)主、從動(dòng)輪之間的鏈條做閉合軌跡運(yùn)動(dòng)，通過(guò)換向系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)帶動(dòng)懸吊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)抽油桿的上下往復(fù)抽油運(yùn)動(dòng).但鏈條經(jīng)常被拉斷，除了鏈條本身的強(qiáng)度問(wèn)題，還與鏈條工作時(shí)的松緊程度，以及鏈條的安裝和維護(hù)有關(guān).合理的鏈輪軸承座設(shè)計(jì)，有利于鏈條的安裝、張緊、維護(hù)，避免在鏈條松邊垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生不良嚙合以及鏈條振動(dòng)現(xiàn)象，減緩抽油機(jī)鏈條和鏈輪的磨損，延長(zhǎng)鏈輪和鏈條的使用壽命，從而減少零件更換的次數(shù)和成本，提高經(jīng)濟(jì)效益.針對(duì)鏈條工作時(shí)出現(xiàn)的拉升、拉長(zhǎng)現(xiàn)象，根據(jù)鏈條需要及時(shí)張緊的功能要求，提出了一種新型的可調(diào)高度的鏈輪組軸承座的設(shè)計(jì)[1-3].

2 可調(diào)高度上鏈輪組軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

長(zhǎng)沖程鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）：特殊鏈節(jié)圍繞著上下兩個(gè)鏈輪做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為特殊鏈節(jié)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng).抽油機(jī)的沖程跟電動(dòng)機(jī)的扭矩和回轉(zhuǎn)半徑無(wú)關(guān)，由上下兩個(gè)鏈輪的距離決定，較好地解決了長(zhǎng)沖程的實(shí)現(xiàn).長(zhǎng)沖程鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)上下兩個(gè)鏈輪按照沖程的需要設(shè)定后，下部鏈輪跟減速器鏈節(jié)，需要固定而不能調(diào)整，由于特殊鏈節(jié)的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)鏈條的結(jié)構(gòu)和方法也無(wú)法采用，所以針對(duì)上部鏈輪研究了新型可調(diào)高度的鏈輪組軸承座.

2.1 新型可調(diào)高度上鏈輪組軸承座結(jié)構(gòu)

新型可調(diào)高度的上鏈輪組軸承座結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖1 長(zhǎng)沖程鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)結(jié)構(gòu)圖

2.2 新型可調(diào)高度上鏈輪軸承座組成

該裝置主要由可調(diào)螺旋組，鏈輪軸安裝組和懸吊組三大部分組成.

i可調(diào)螺旋組包括調(diào)整座、鎖緊螺母、止動(dòng)墊圈、連接螺桿、調(diào)節(jié)螺套、壓緊螺母、彈簧墊圈等.

ii鏈輪軸安裝組包括支座、軸蓋、螺釘?shù)?

iii懸吊組

3 可調(diào)高度上鏈輪組軸承座工作原理

該裝置是通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺套來(lái)調(diào)整鏈輪軸線與調(diào)整座之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)改變上下鏈輪之間的距離、調(diào)節(jié)鏈條的松緊程度、減少鏈條和鏈輪之間沖擊磨損的功能.該裝置在普通軸承座的基礎(chǔ)上添加了具有實(shí)現(xiàn)螺旋千斤挺旋轉(zhuǎn)支撐功能的可調(diào)螺旋組設(shè)計(jì)而成，同時(shí)添加了鎖緊螺母預(yù)防沖擊載荷造成的松動(dòng).懸吊組的功能是為了實(shí)現(xiàn)將整個(gè)裝置連同鏈條一起懸吊到方梁底板上的下框架內(nèi).當(dāng)鏈輪上的鏈條呈松弛狀態(tài)時(shí)，只需要先松開(kāi)螺母，再用扳手旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺套（調(diào)節(jié)螺母套上有專門(mén)的凹槽口供扳手抓住，如圖3所示），軸承座軸心的高度被升高，鏈輪拉緊鏈條到合理的松緊程度.當(dāng)機(jī)器運(yùn)行一段時(shí)間之后，鏈條會(huì)出現(xiàn)小幅度拉長(zhǎng)，就可以直接通過(guò)旋轉(zhuǎn)可調(diào)螺旋組來(lái)達(dá)到重新調(diào)整鏈條松緊的目的.

圖2 可調(diào)高度上鏈輪軸承座的結(jié)構(gòu)圖

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 軸承座精確定位，保證鏈輪軸平行度和對(duì)正度

要降低鏈條和鏈輪的磨損速度，可以通過(guò)提高鏈輪的工作面硬度和加工精度，采用高質(zhì)量的鏈條，還需要提高鏈輪軸安裝的對(duì)正度和平行度，減輕鏈條和鏈輪的偏磨現(xiàn)象，降低兩者的磨損速度.所以在方鋼底板上的下框架內(nèi)增設(shè)了定位銷，確保與調(diào)整座精確的配合，保證同一傳動(dòng)回路中的鏈輪在同一平面內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而減少振動(dòng)、沖擊和磨損.

圖3 調(diào)節(jié)螺套

4.2 增加螺旋組數(shù)量，減小單個(gè)受力

主動(dòng)鏈輪軸通過(guò)聯(lián)軸器與減速器相聯(lián)，長(zhǎng)沖程鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)所需要的工作扭矩，即減速器輸出的軸扭矩，從而主動(dòng)鏈輪的扭矩即為減速器輸出軸的扭矩.

式中：MJ——減速器輸出軸扭矩，單位：N·m.

用文獻(xiàn)[1]中的技術(shù)參數(shù)，鏈輪半徑R=506.65 mm；減速器最大扭矩M=17 kN·m；

式中，F(xiàn)e為有效周邊力，豎直壓軸力系數(shù)KFp=1.05.

可以看出，若使用兩個(gè)可調(diào)螺旋組，則每個(gè)受力將會(huì)很大，所以必須改善裝置的受力狀況，可以把張緊鏈條的裝置由兩個(gè)改為四個(gè)，操作上也就把原來(lái)旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母的兩人改為了一人.優(yōu)化后不僅操作更簡(jiǎn)便，而且也提高了裝置的安全度[4-5].

4.3 使用自鎖螺母與特殊墊圈防止螺母松動(dòng)

該裝置通過(guò)精確定位鏈輪保證其平面度和控制的鏈條松緊度，已在很大程度上減少了傳動(dòng)的沖擊振動(dòng).但是由于換向過(guò)程中存在的沖擊最終會(huì)通過(guò)鏈條傳到可調(diào)高度上鏈輪組軸承座上，進(jìn)而引起螺母和螺栓連接的松動(dòng)，最終影響到鏈條的平穩(wěn)運(yùn)行，造成較為嚴(yán)重的事故.為了避免這一現(xiàn)象，必須針對(duì)可能松動(dòng)的連接進(jìn)行一定的防松處理.所以設(shè)計(jì)了特殊的止動(dòng)墊圈（如圖4所示）配合鎖緊螺母進(jìn)行防松.同時(shí)在壓緊螺母8上添加一個(gè)自鎖螺母防止支座的松動(dòng)、移位.

圖4 特殊止動(dòng)墊圈

5 安裝維護(hù)要點(diǎn)

可調(diào)高度上鏈輪組軸承座安裝時(shí)，需要將鏈輪箱裝入下框架內(nèi)定位把緊后，將調(diào)整座與上框架焊牢，要求焊角高度大于5 mm.該裝置調(diào)節(jié)高度范圍為0 mm～70 mm，如果鏈條在使用伸長(zhǎng)后，張緊裝置的調(diào)整高度不足以彌補(bǔ)鏈條的伸長(zhǎng)量，可拆去兩個(gè)鏈節(jié)繼續(xù)使用，但如果鏈條在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)爬齒或跳齒現(xiàn)象，則說(shuō)明節(jié)距已伸長(zhǎng)到不能繼續(xù)使用的程度，必須立即更換新的鏈條.

6 結(jié) 論

新型可調(diào)高度上鏈輪組軸承座的設(shè)計(jì)和改進(jìn)優(yōu)化具有鏈輪安裝簡(jiǎn)便，精確定位的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也適應(yīng)了鏈條需要及時(shí)張緊和調(diào)整的工作要求.本文在不影響主鏈輪傳動(dòng)動(dòng)力和鏈條回轉(zhuǎn)運(yùn)行的前提下，提出了新型可調(diào)上鏈輪軸承座的設(shè)計(jì)方法，從而改進(jìn)了裝置的受力效果，達(dá)到傳動(dòng)動(dòng)載荷的工作要求.該新型裝置使得鏈條運(yùn)行過(guò)程更加平穩(wěn)、可靠，具有良好的推廣前景.

[1]牛曙光，雷 宏，趙硯虹.LZCB長(zhǎng)沖程鏈條抽油機(jī)設(shè)計(jì)[J].石油機(jī)械，2004，32（4）：20.

[2]伊鵬，劉衍聰，孫振剛.新型對(duì)稱平衡鏈條抽油機(jī)設(shè)計(jì)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，37（6）.[3]王善政.LPJl2型鏈條膠帶抽油機(jī)[J].石油機(jī)械，2000，28（5）：26-28.

[4]張鳳岐，劉錫榮，張?zhí)熨F.鏈條抽油機(jī)的換向沖擊與預(yù)防[J].石油機(jī)械，1999，26（6）.

[5]高秀生，韓鳳智.玉米聯(lián)合收獲機(jī)鏈條的使用和保養(yǎng)[J].山東農(nóng)機(jī)化，2009（10）.