直进式拉丝机中的齿轮减速机应用策略

王齐

摘要：

分析直进式拉丝机中四大系列减速机的应用情况, 分析如何合理的选择减速机型, 探讨在直进式拉丝减速机型使用中表现的失效情况, 并给出解决和改进对策, 为以后选择合理减速的直进式拉丝机提供参考依据。

关键词：直进式拉丝机;四大减速系列机;应用;

拉丝机的使用范围比较广, 拉丝机的种类不同结构和进线形式也是不同的, 有倒立式、舞轮式、直进式拉丝机, 本文主要是对直进式拉丝机制的减速机进行分析。这种拉丝机因为具有多个喇叭头, 所以工作效率比较高。在减速机行业使用比较多的减速机系列包括:蜗杆斜齿轮涡轮减速机、斜齿轮平行轴、伞齿轮斜齿轮、斜齿轮等减速机。

一、失效减速机的形式和原因

拉丝机中的减速机使用, 一般失效形式有早期轴承失效、齿面磨损、齿根断裂、油封失效等形式, 出现这种情况的原因如下:

(1) 早期轴输入失效的原因是轴径向力输入比较大, 因为径向力较大造成皮带轮出现较大的紧力引起的。早期轴承输出失效是因为润滑不是很好。

(2) 断裂减速机齿根、磨损齿面原因是过载的减速机, 因为计算拉拔力不准确, 造成拉拔力较小, 造成减速型号较小引起的。

(3) 因为是工况多粉尘, 出现失效的油封情况, 因为多杂物油封唇部较造成唇口破损。因为出现脱落钢丝表面, 落入了碎片油封档位置情况。

生产拉丝企业线都是连续24h进行生产的, 在实际生产如果出现一台减速机故障, 就会导致整个生产线出现瘫痪情况, 所以, 在实际应用中保证减速机的可靠性非常重要。

本文将会针对拉拔力计算方法, 对轴承部分结构的减速机进行完善, 从而提高轴承的可靠性和寿命。另外, 探讨新的漏油和防止油封失效的方法, 分析轴承润滑输出方法。

二、解决问题的对策

(1) 计算拉拔力

减速机的选择会给拉丝机设计造成影响, 使用大型号的减速机会增加资金成本投入, 同时因为减速机较大的体积会增加整个体积沉拉丝机成本。在选择减速型号小的机时, 需要有效保证拉丝机的运行。这种情况下将减速机需要准确转矩计算, 在计算的转矩输出时, 需要科学分析和计算钢丝拉拔力。

关于拉拔钢丝的机理:单位拉拔力需要比钢丝大才能进到屈服变形区时点σ0, 在小于钢丝时, 需要引出变形区屈服点σ1, 单位拉拔力钢丝为钢丝和拉拔力P横断面积之比是Fx。计算拉拔力的方法比较多, 利用古铂金公式得到的数值比较准确, 相关公式是:

 

公式中:σn是抗拉强度材料 (kg/mm2) , P是拉拔力;µ是延伸系数, 拉伸后长度和拉伸前程度比值;Fk是出口钢丝截面积 (mm2) ;f是摩擦系数, l是带长度定径 (mm) , Π是金属变形周长 (mm) 。

在拉拔钢丝过程中流相体积原理, 对拉拔每道速度、转速锟筒进行计算。然后根据平均压缩率选择22%左右, 在适当修正结果计算。根据线径变化和抗拉强度材料之比, 成正比求平方根:

 

公式中:D表示初始直径材料, d是拉伸后直径材料, σn-1是抗拉强度材料。

(2) 完善输入结构

输入减速机动力中, 通过使用皮带电机轮完成输入。皮带径向自身计算就比较大, 在实际安装中, 因为人工调整紧张轮, 会额外增加径向力。皮带轮紧张里较大, 会造成轴承早期输入轴失效情况, 这时需要根据周径乡里输入正确选择的轴承。

本文将分析一种通用的拉丝机输入减速机部分的结构。这种拉丝机轴承部分的径向受力较大, 在改进使存在一定的缺陷, 需要加大轴承型号, 但是又会与中心距出现不相称情况。在速比较大的情况下, 齿轮轴存在较小的直径, 而皮带轮会因为径向力较大, 造成齿轮轴出现挠度, 从而影响齿轮正常的齿合。在皮带轮和轴承存在一定距离时, 皮带轮承受的径向力较大, 齿轮轴也会出现挠度, 将转速输入2000r/min以上, 油封位置很容易出现漏油情况。

图1是减速机全新的完善结构设计图

1连接盘和8皮带轮轴承径向力对减速机箱体进行作用, 轴承13和5轴承只对2自齿轮承受的径向力和轴向力进行作用, 皮带轮9不承受径向力。9皮带轮和10输入轴利用花键进行转矩传输。在整个循环拉丝机配置供油系统中, 供油压力是14, 每分钟一次供油, 每次5m L, 一路润滑脂经过轴承13和轴承5, 从油口排出, 另一排出路径是从牌轴承8到6出油口。

图1 减速机全设计输入结构

(1、主动齿轮2、连接盘3和7是油封4、被动齿轮5、8和13轴承6、出油口9、皮带轮10、输入轴11、花键12、密封端盖13、进油口)

(3) 渗漏油的防护

在拉丝机中是直接安装输入输出减速机轴竖, 因为油封在润滑油油面下很容易出现渗漏油情况, 因为表面钢丝碎片脱落和润滑颗粒剂造成, 还有油封一般是子啊减速机底部, 会造成杂质颗粒聚集。如果异物进到油封唇口, 就会造成油封唇口加速和轴产生的磨损, 进而引起渗漏。对于这种情况

, 一般在磁钢周围建立油封, 将放油螺塞固定在磁钢上, 利用内部机吸附速度消除金属杂质。因为外部油封是颗粒杂物, 所以, 在油封结构设计中, 添加阻止颗粒杂质进入油封结构中。

(4) 轴承润滑

直接安装拉丝机输出和输入减速机竖轴, 在轴承上方油位因为无法浸油润滑。经过反复试验这里选择了三种使用方案:强制润滑、飞溅润滑、油脂润滑等, 在飞溅润滑设计改进时, 保证适当高度的油位, 利用飞溅润滑方法在上方减速机轴承中使用润滑, 这种方法得到的效果比较好, 而且具有很大的经济使用价值。

三、算例

本文针对一台8道次计算拉丝机拉拔力, 其中出线直径是0.8mm, 进线直径是2.2mm, 皮带传动比是1.4, 锟筒直径是400mm, 初始材料抗拉强度是1200MPa, 总压缩率是86.75%, 拉拔速度是18m/s, 平均压缩率是22.35%, 平均缩率和是178.75%。之后利用公式 (1) ~公式 (5) 进行拉拔力计算。

四、结语

目前, 关于拉丝机中斜齿轮减速机的使用多是小功率齿轮减速机。本文分析的直进式拉丝机中齿轮改进, 通过对减速机失效情况和出现的原因进行分析, 对拉拔力进行准确计算, 根据计算的结果对减速机结构进行完善, 经过计算, 发现拉丝机减速机具有很大的可靠性, 也说明本次研究改进对策有很大的使用价值。这位提高国产拉丝机减速机的发展有很大促进作用。

五、参考文献

   【1】宋军，唐倩，柳溢沛，等。直进式拉丝机卷筒拉拔过程热力耦合数值模拟【J】。机械研究与应用。2017（6）：12-15

   【2】林强，董斌，基于ANSYS Workbench对矿用两级斜齿轮减速机的模态分析【J】，机械传动，2017（1）：146-150