螺旋输送机属一般机械设备,由于其长度太长,螺旋轴挠曲度很大,发生弯曲现象,在使用过程中极易发生螺旋叶片外圆与壳体内孔碰撞磨损。
长螺旋轴由材料力学方面分析:简支梁结构,如图3所示。
螺旋轴越长其挠曲度越大,也即弯曲越大,长螺旋轴弯曲问题是螺旋输送机设备普遍存在的一个共性问题,由于采用两端轴承支承结构,必然带来弯曲问题,原因很简单,从材料力学方面分析,长螺旋轴是简支梁布置形式,缺点是中间部位挠曲度太大,致使中间部位弯曲很大,螺旋叶片外圆与壳体内孔极易产生相互碰撞现象,发出强大噪声,严重者可导致电动机憋停,甚至造成电动机线圈烧毁等现象。
根据多年来实践经验,采取了如下措施,经过实际使用,解决了由此带来的不利影响,简图如图4所示。
一般制作时螺旋叶片外圆与壳体内孔之间留有间隙10mm,采用偏心结构设计,设计了螺旋输送机螺旋轴回转中心线与壳体回转中心线偏心8mm,巧妙地解决了螺旋轴弯曲带来的碰撞和噪声等问题,如图4所示把螺旋输送机螺旋轴回转中心线上移8mm,虽然螺旋轴中间部位挠曲度很大,但是两头处挠曲度很小,使中间部位与壳体下部间隙加大,螺旋轴向下弯曲,因为加大了间隙,所以减少了螺旋叶片外圆与壳体内孔相碰的机会,解决了由于长螺旋轴弯曲问题造成的螺旋叶片外圆与壳体内孔碰撞和噪声等问题。
由此百盛机械制作的螺旋输送机现场使用情况良好,明显降低了噪声,完全满足使用要求。
三、改进螺旋轴加工制造工艺
加工各式各样的螺旋输送设备时,以前设备基本满足了使用要求,但是,部分螺旋输送设备太长,有的长度超过7m,有的甚至超过16m,设备有普通车床CW61100A,其加工范围必φ1000mmX5000mm,远远超过其加工范围。
因为螺旋输送属一般机械设备,采用加工工艺很简单,螺旋轴制作原采用头轴、尾轴和中间管轴分开加工后,再组焊成螺旋轴,以后再焊接上螺旋叶片,基本上满足使用要求。
1.工装设计
针对螺旋轴的特点,车削采用一夹、一支承和一辅助支承的过定位装夹方法,头轴部分采用四爪卡盘装夹,床身尾部处用中心架支承,在床身的外延伸部分采用专门托辊工装支承,托辊工装支承作为辅助支承来增加工艺系统的刚性。
螺旋轴工装简图如图5所示,系统尽量利用机床自身特性,以保持系统的良好性能,同时也减少工装成本费用,卡盘和中心架均为车床自身所有部分。
托辊部分为左右对称结构,由底座、托辊和调整部分组成,如图6所示,根据工件直径来调整左右托辊的位置以保证左右托辊均能与工件外圆良好接触,使托辊真正起到支承作用,托辊位置的调整由调整部分的螺纹来完成,在切削过程中调整部分还可以起到防止托辊移动的作用,底座表面加工有T形槽,托辊通过T形槽螺栓固定在底座上。
2.车削过程
1)螺旋轴轴头部分在车削前要求其精加工处留加工余量10mm。
2)轴头处留有80mm长的工艺卡头便于装夹。
3)因为尾轴部分结构简单,要求较低,用设计工装装夹前在卧式撞床T611B上加工至图样尺寸要求,并在尾轴端的管轴上车出宽80mm光面外圆,供中心架支承用。
4)按照两托辊中心与工件中心连线成700夹角调整底座高度,将托辊固定在底座上。
5)按工装图组装系统,低速转动工件试运转,调整好卡盘和中心架,最后通过调整部分调整托辊的位置,使其与工件接触良好,系统调试合格。
6)按照机械加工工艺车削头轴部分,完成对头轴部分的精加工。
7)用锯床锯去头轴处工艺卡头即可。
8)在铣床上加工键槽,完成全部加工,制作出合格工件。
因为头轴、尾轴和中间管轴组焊成一体后再加工,各件同心度由机床精度来保证,利用专门工装装置在CW61100A车床上加工出螺旋轴符合图样设计要求,满足现场使用要求,利用所制工装还可加工类似的其他细长螺旋轴,扩大了设备的机械加工能力,提高了设备的利用率。
螺旋轴焊接叶片时采用了双人双侧同步焊接技术,保证其变形量双侧相同,也即相互抵消,利用了变形又控制了变形,螺旋轴整体尺寸上保持了各件同心度要求,用此方式控制并减少了变形量,收效甚大,加工完成后再精度监测符合要求,用此方法巧妙地解决了制造工艺带来的长螺旋轴弯曲问题。
四、结束语
由此制作的螺旋输送机现场使用情况良好,满足了现场适用要求,扩大了企业的生产制造能力,也为企业带来了丰厚的利润,满足了当地很多化工厂使用螺旋输送设备的要求。
螺旋输送机属一般机械设备,其应用范围非常广泛,结合实际工作经验,巧妙地解决了弯曲问题,针对长螺旋轴弯曲问题对螺旋输送机系统和制造工艺系统改进设计,解决了由于长螺旋轴弯曲造成的噪声等问题,制作的螺旋输送机现场使用情况良好,此改进设计也可以应用于其他相关通用机械设备中,提高了设备性能,给广大工程技术人员提供了一个新的设计思路,解决了一个工程技术难题。