梁廣銘, 伍偉杰
(順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 順德 528300)
鋁型材冷卻臺的主鏈輪設(shè)計
梁廣銘, 伍偉杰
(順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 順德 528300)
鏈傳動是鋁型材生產(chǎn)線的主要傳動方式。文中介紹了鋁型材生產(chǎn)線中冷卻臺的主鏈輪設(shè)計過程,如鏈條選型、鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計,滿足了冷卻臺的工作傳動要求。
冷卻臺;鏈傳動;鏈輪
鋁型材具有質(zhì)量輕、成型優(yōu)、強度高、耐腐蝕、壽命長、少污染、可再生、散熱性較好等多種優(yōu)點,因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、軌道交通與汽車制造、工程建筑、計算機(jī)配件、電器、家具、日用文體、醫(yī)療設(shè)備等各行各業(yè)中。鋁型材自動生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)自動量產(chǎn),滿足市場非常大的需求量,且保證鋁型材的品質(zhì)、減小資源的消耗。鋁型材自動生產(chǎn)線由前端的加熱爐、擠壓機(jī)及后部的輔線組成。輔線包括:滑出臺、牽引機(jī)及牽引臺、停料臺、取料臺、冷卻臺(冷床)、拉直機(jī)及拉直臺、送料臺、鋸切臺、疊料臺等。輔線同時采用優(yōu)質(zhì)高溫毛氈輸送帶和無級調(diào)速高溫毛氈滾筒輸送,能有效防止鋁型材二次刮傷、變形,具備較高的傳送和生產(chǎn)效率。
鋁型材自動生產(chǎn)線采用鏈傳動作為主要的傳動方式,如圖1。本文以其中最典型的冷卻臺鏈傳動中的主鏈輪設(shè)計為例,介紹其設(shè)計要點及過程。
圖1 鋁型材的生產(chǎn)輔線
冷卻臺的主傳動結(jié)構(gòu)是:采用額定轉(zhuǎn)速為1480 r/min的三相交流異步電動機(jī)作為動力電機(jī),采用速比為1:87的擺線減速器進(jìn)行減速,采用鏈傳動連接減速器與冷卻臺主鏈輪,主鏈輪帶動鋁梁鏈條及高溫毛氈帶,從而將毛氈帶上的鋁型材傳動到下一工序。
鏈輪和鏈條的關(guān)鍵參數(shù)是節(jié)距和齒數(shù),節(jié)距決定齒形大小及傳動承載力,齒數(shù)決定鏈輪的直徑大小。關(guān)鍵參數(shù)的確定如下:
1)確定鏈條在主鏈輪上的包角大小,如圖2結(jié)構(gòu)示意圖,主鏈輪與兩側(cè)凹輪之間距離為140 mm,鏈條在鏈輪的包角為180°,為避免鏈條和毛氈帶撓曲過大,包角應(yīng)略小于180°,同時為保證嚙合齒數(shù)則包角也不宜過大,通過主鏈輪與兩側(cè)凹輪的位置、松緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
2)鏈條初選型,根據(jù)傳送的鋁型材的不同規(guī)格和類似設(shè)備,鋁型材的承重由多達(dá)28個鋁梁機(jī)構(gòu)分擔(dān),故初步選擇ISO鏈號為10A的雙排帶蓋鏈條,其節(jié)距P為15.875 mm,排距Pt為18.11 mm,具體參數(shù)見表1;雙排鏈輪傳動穩(wěn)定,傳動力是單排鏈的1.6~1.8倍,適合作勻速力矩的傳動,如輸送帶,同步勻速傳遞作用等。
表1 10A鏈條結(jié)構(gòu)參數(shù) mm
3)根據(jù)主鏈輪和兩側(cè)凹輪的位置布局,確定鏈輪齒數(shù)及鏈輪直徑大小??紤]如圖1主鏈輪和兩側(cè)凹輪的位置,水平距離約為140 mm,豎直距離約為95 mm,確定鏈輪直徑大小約為φ160 mm;而10A鏈條節(jié)距為15.875 mm,根據(jù)鏈輪分度圓d的計算公式,得鏈輪齒數(shù)z為29,分度圓直徑d為146.82 mm,符合傳動機(jī)構(gòu)的尺寸要求。
圖2 主鏈輪傳動機(jī)構(gòu)示意圖
依照以上鏈條和鏈輪主要參數(shù)的確定:節(jié)距為15.875 mm、雙排鏈的排間距為18.11 mm,鏈輪齒數(shù)為29,可以參照國家標(biāo)準(zhǔn)計算確定主鏈輪的各種結(jié)構(gòu)參數(shù),如徑向結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸向齒形參數(shù)、輪圈結(jié)構(gòu)參數(shù)。
徑向結(jié)構(gòu)參數(shù)包括分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df、齒側(cè)凸緣(或排間槽)直徑dg、齒槽形狀參數(shù)等,如圖3。
齒頂圓直徑的取值范圍為156.50 mm≥da≥151.66 mm,則取較大的直徑并圓整為155 mm。取值da=154.69 mm。
齒根圓直徑df=d-d1=146.82-10.16=136.66 mm。齒側(cè)凸緣直徑dg:
(內(nèi)鏈板高度h2取值見表1)。
分度圓弦齒高的取值范圍為5.28 mm≥ha≥2.86 mm,取值ha=4.38 mm。
齒槽形狀參數(shù)包括齒側(cè)圓弧半徑re、滾子定位圓弧半徑ri,滾子定位角α。
圖3 鏈輪的徑向結(jié)構(gòu)參數(shù)
齒側(cè)圓弧半徑re:
齒側(cè)圓弧半徑的取值范圍為:82.99mm≥re≥37.795mm,取值re=80 mm。
滾子定位圓弧半徑ri:
滾子定位圓弧半徑的取值范圍為:5.89 mm≥ri≥5.13 mm,取值ri=5.10 mm。
圖4 主鏈輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
滾子定位角取值范圍為136.89°≥α≥116.89;取值α=126.90°。
依據(jù)以上的計算結(jié)果,可繪制主鏈輪結(jié)構(gòu)如圖4所示。
徑向齒輪廓結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖5所示,包括齒寬bf1、鏈輪齒總寬bf2、齒側(cè)倒角ba、倒角直徑rx、齒側(cè)凸緣(或排間槽)圓角半徑ra。齒寬bf1=0.93b1=0.93×9.4=8.742 mm(內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1取值見表1);齒側(cè)倒角ba=0.13p=0.13×15.875=2 mm;倒角直徑rx公稱=p=15.875 mm;鏈輪齒總寬bf2=(2-1)pt+bf1=(2-1)×18.11+8.742=26.66 mm;齒側(cè)凸緣(或排間槽)圓角半徑ra≈0.04p=0.04×15.875=0.635 mm。
根據(jù)計算參數(shù)設(shè)計主鏈輪徑向齒輪廓參數(shù)如圖6所示。
圖5 徑向齒輪廓結(jié)構(gòu)參數(shù)示意
圖6 主鏈輪的徑向齒輪廓參數(shù)
圖7 焊接輪圈的主鏈輪
圖7 主鏈輪三維造型
為了帶動毛氈帶時增大接觸面,所以鏈輪兩側(cè)焊接輪圈。為了焊接時定位好,在鏈輪的兩端面增加φ112 mm、寬2.5 mm的圓柱位,如圖7所示。為避免輪圈刮碰毛氈帶,輪圈最高點應(yīng)比鏈條蓋低約2 mm,鏈條蓋尺寸參照所選擇廠家的結(jié)構(gòu)參數(shù)。主鏈輪的內(nèi)孔配直徑30 mm的軸,鍵的尺寸可參考機(jī)械設(shè)計手冊。輪轂尺寸dh=dk+2h=60 mm,取值dh=60 mm。2.4 3D造型
經(jīng)過以上結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算與設(shè)計,使用設(shè)計軟件SolidWorks繪制主鏈輪的三維造型如圖7所示。
主鏈輪的設(shè)計基于冷卻臺的性能要求,同時結(jié)合所選型的帶蓋鏈條的結(jié)構(gòu)尺寸,設(shè)計了鏈輪與輪圈一體的主鏈輪結(jié)構(gòu),獲得了良好的傳動效果。
[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.
Main Sprocket Design of Section Aluminum Cooling Machine
LIANG Guangming,WU Weijie
(Shunde Polytechnic,Shunde 528300,China)
Chain transmission is the main transmission way of section aluminum production line.This paper introduces design process of main sprocket used in cooling machine,including chain selection,sprocket design.This design satisfies the cooling machine working requirement.
cooling machine;chain transmission;sprocket
TH 132.45
A
1002-2333(2018)01-0117-03
(編輯黃 荻)
梁廣銘(1996—),男,專科在讀,數(shù)控技術(shù)專業(yè)。
收稿子日期:2017-03-28