多方位傳動(dòng)輸送鏈設(shè)計(jì)與制造工藝研究

章志明 馬 瑋 王才成

(浙江方圓機(jī)電有限公司，浙江 紹興312000)

多方位傳動(dòng)輸送鏈設(shè)計(jì)與制造工藝研究

章志明 馬 瑋 王才成

(浙江方圓機(jī)電有限公司，浙江 紹興312000)

文章主要研究了多方位傳動(dòng)輸送鏈的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝.通過改進(jìn)輸送鏈條的關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新鏈片與銷軸工藝制造技術(shù)，使傳輸鏈條完全改變了傳統(tǒng)的二維空間內(nèi)自由轉(zhuǎn)向運(yùn)行的現(xiàn)狀，可以實(shí)現(xiàn)立體空間內(nèi)任意角度的轉(zhuǎn)向和傳輸.此設(shè)計(jì)能顯著擴(kuò)大產(chǎn)品適用環(huán)境，提高鏈條的工作效率和可靠性，延長鏈條的使用壽命.

多方位；輸送鏈；機(jī)械結(jié)構(gòu)；制造工藝

0 引言

鏈傳動(dòng)是主要的傳遞動(dòng)力的方式，由于其平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確、工作可靠、效率高、傳遞功率大、過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、起重運(yùn)輸、冶金、建筑等行業(yè).隨著我國國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資規(guī)模的不斷擴(kuò)大和汽車等制造業(yè)的迅速發(fā)展[1]，近年來我國鏈條產(chǎn)業(yè)迅速增長，2013年中國鏈條行業(yè)各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)仍在以兩位數(shù)穩(wěn)定增長，工業(yè)總產(chǎn)值(當(dāng)年價(jià))達(dá)330 000萬元，產(chǎn)品銷售收入達(dá)327 000萬元，工業(yè)鏈條產(chǎn)量達(dá)18 600萬米和233 000噸.

鏈條按用途不同可以分為傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈[2].我國輸送鏈條生產(chǎn)在國內(nèi)外市場的拉動(dòng)下發(fā)展非常迅速，但擺脫不了粗放型外延式發(fā)展模式，因此大部分產(chǎn)品檔次普遍較低，無法滿足國內(nèi)市場的需求.

本文主要研究了多方位傳動(dòng)輸送鏈的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝.通過改進(jìn)輸送鏈條的關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新鏈片與銷軸工藝制造技術(shù)，使傳輸鏈條完全改變了傳統(tǒng)的二維空間內(nèi)自由轉(zhuǎn)向運(yùn)行的現(xiàn)狀，可以實(shí)現(xiàn)立體空間內(nèi)任意角度的轉(zhuǎn)向和傳輸.此設(shè)計(jì)能顯著擴(kuò)大產(chǎn)品適用環(huán)境，提高鏈條的工作效率和安全性能，從而顯著延長鏈條的使用壽命.

1 多方位傳動(dòng)輸送鏈機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

普通鏈條結(jié)構(gòu)形式在超過一定轉(zhuǎn)彎半徑后，由于受到結(jié)構(gòu)形式的限制，往往會(huì)產(chǎn)生很大的零件摩擦噪音和額外增加零件間的磨損，對工作環(huán)境影響很大，設(shè)備的使用壽命短，可靠性差.創(chuàng)新設(shè)計(jì)的多方位傳動(dòng)輸送鏈機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示.

1內(nèi)彎板 2外彎板 3銷軸 4套筒 5鉚釘 6長銷軸

內(nèi)鏈片和外鏈片設(shè)計(jì)成“匚”型，采用開口絞接式重疊安裝，以提高鏈板及受力部位的抗疲勞強(qiáng)度.通過專用銷軸穿過外鏈片銷軸孔將外鏈片、內(nèi)鏈片、套筒、滾子連接在一起組成一個(gè)鏈節(jié).相鄰鏈節(jié)間通過內(nèi)外鏈片相互固定，這樣在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生鏈片間的相對運(yùn)動(dòng)，可減少鏈板間的摩擦和降低工作噪音.運(yùn)行時(shí)，內(nèi)外鏈片間無論是處于何種形式，都不會(huì)產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，因此可消除零件間的無效磨損，且自身運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音很小.

為實(shí)現(xiàn)輸送鏈在立體空間內(nèi)進(jìn)行任意角度的轉(zhuǎn)彎運(yùn)轉(zhuǎn)功能，對銷軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以減少急速轉(zhuǎn)彎時(shí)因轉(zhuǎn)彎半徑過大對銷軸與套筒造成的剪切力過大導(dǎo)致散架現(xiàn)象的發(fā)生，銷軸機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2 銷軸機(jī)械結(jié)構(gòu)

選用40Cr材質(zhì)作為銷軸材料，并且對熱處理工藝的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了多次試驗(yàn)和檢驗(yàn)，為確保產(chǎn)品在立體空間內(nèi)進(jìn)行任意角度的轉(zhuǎn)彎運(yùn)轉(zhuǎn)，對銷軸與套筒的表面硬度和韌性進(jìn)行了多次調(diào)整，以保證急速轉(zhuǎn)彎時(shí)，不會(huì)因轉(zhuǎn)彎半徑過大對銷軸與套筒造成的剪切力過大而導(dǎo)致散架現(xiàn)象的發(fā)生.

2 多方位傳動(dòng)輸送鏈制造工藝設(shè)計(jì)

對輸送鏈條材料性能的基本要求一般是強(qiáng)度大和耐磨性好.普通輸送鏈條產(chǎn)品多采用35CrMn作為主材質(zhì)[3].考慮多方位傳動(dòng)鏈條在運(yùn)行狀態(tài)下要經(jīng)受急速多方位傳動(dòng)轉(zhuǎn)彎等要求，因此選用了40Mn作為鏈片材料.40Mn材料經(jīng)滲碳淬火及中溫回火的熱處理后，再一次性鍛造制成內(nèi)、外鏈片.采用40Mn材質(zhì)的鋼板經(jīng)滲碳淬火及中溫回火的熱處理工藝，可以得到回火屈氏組織形態(tài)，整體強(qiáng)韌性在使用工況下可以得到良好的保證.保證材質(zhì)表面獲得彌散分布的顆粒狀碳化物的滲層，以及回火屈氏體的心部組織，提高鏈片表面的耐磨特性和心部的韌性，其良好的抗塑性變形能力可滿足產(chǎn)品在立體空間內(nèi)的急速傳輸與轉(zhuǎn)彎的需要.

3 成品建模及檢測

設(shè)計(jì)的多方位傳動(dòng)輸送鏈產(chǎn)品裝配三維模型如圖3所示：

圖3 多方位傳動(dòng)輸送鏈產(chǎn)品裝配三維模型

通過以上技術(shù)能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下：

(1)節(jié)距(mm):37.5+0.25%；

(2)滾子直徑(mm):≤16.00；

(3)內(nèi)節(jié)內(nèi)寬(mm):≥12.60；

(4)銷軸直徑(mm):≤11.10；

(5)銷軸長度(mm):≤33.00；

(6)內(nèi)鏈板高度(mm):≤25.00；

(7)鏈板厚度(mm):≤3.10；

(8)極限拉伸載荷KN:≥43KN.

經(jīng)專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)檢測，各檢測項(xiàng)目結(jié)果均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/ZJAX01—2012《JGP375可扭式多向傳動(dòng)輸送鏈》要求[4]，如表1所示.

表1 項(xiàng)目產(chǎn)品主要技術(shù)性能指標(biāo)檢測結(jié)果

4 產(chǎn)品分析及產(chǎn)業(yè)化過程

綜上，多方位傳動(dòng)輸送鏈產(chǎn)品功能及特點(diǎn)如下：

(1)產(chǎn)品每個(gè)鏈節(jié)由半框形的內(nèi)外鏈片一體式組裝而成，鏈片材質(zhì)均選用40Mn并經(jīng)滲碳淬火及中溫回火熱處理后再鍛打成型.

(2)每個(gè)鏈節(jié)之間由呈框形結(jié)構(gòu)的內(nèi)外鏈片的背部串接，每個(gè)鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)件均由銷軸將內(nèi)外鏈片、套筒、滾子連接在一起，鏈條運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)避免了鏈片間的相對運(yùn)動(dòng)，可減少鏈板間的摩擦和降低工作噪音.

(3)在鏈條運(yùn)行時(shí)，由于每個(gè)鏈節(jié)可圍繞銷軸進(jìn)行一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，多組鏈節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)疊加后可在一定距離內(nèi)整根鏈條沿輸送軸線實(shí)現(xiàn)360度的轉(zhuǎn)動(dòng).可扭式傳動(dòng)方式也可以按輸送路線進(jìn)行轉(zhuǎn)向，滿足各種使用場合的需求.

2012年7月,已成功生產(chǎn)出樣品鏈條350米，組織對樣品鏈條進(jìn)行了各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的物理性能試驗(yàn)，對試驗(yàn)過程中樣品暴露出來的一些小缺陷進(jìn)行了整改.樣品鏈條交付多個(gè)客戶進(jìn)行試用，企業(yè)派出相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了實(shí)地安裝調(diào)試.新產(chǎn)品試制成功后，在進(jìn)一步完善生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，對新產(chǎn)品進(jìn)行了小批量生產(chǎn)，公司全面實(shí)施ISO9001:2000質(zhì)量管理體系，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)、檢驗(yàn)等實(shí)行全方位控制，每件產(chǎn)品出廠前都經(jīng)嚴(yán)格的檢測，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到或超過企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求后才準(zhǔn)許出廠，出廠合格率為100%.產(chǎn)品小批量投放市場，經(jīng)多家用戶使用，反應(yīng)良好.

5 結(jié)論與展望

本文主要研究了多方位傳動(dòng)輸送鏈產(chǎn)品創(chuàng)新機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝制造技術(shù).該產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)立體空間內(nèi)任意角度的轉(zhuǎn)向和傳輸,主要應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飲料、電子、機(jī)械、煙草、化工等行業(yè)特定生產(chǎn)場所的輸送.多方位傳動(dòng)輸送鏈產(chǎn)品的成功開發(fā)對于提升我國鏈條行業(yè)技術(shù)水平，降低對國外高檔鏈條產(chǎn)品的依賴，將起到積極的作用.

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[4]楊松林,徐金鑫,張鋼,等.常用鏈輪鏈條三維參數(shù)化造型技術(shù)研究及其系統(tǒng)開發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2011,(3):83-87.

2014-06-09

章志明(1962-)，男，浙江紹興人，工程師，主要從事紡機(jī)研發(fā)和新產(chǎn)品推廣研究.

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(責(zé)任編輯王海雷)