環(huán)鏈葫蘆起重鏈輪的改進(jìn)

馮永剛，陶文勇，鄧偉林

（1.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 紹興 312000；2.浙江雙鳥機(jī)械有限公司，浙江 嵊州 312400）

0 引言

HSH 手扳、HSZ 手拉環(huán)鏈葫蘆是浙江某機(jī)械有限公司的主要出口產(chǎn)品。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的加快，中國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，中國(guó)起重設(shè)備市場(chǎng)也逐漸成為國(guó)際起重設(shè)備市場(chǎng)重要的一部分。其中環(huán)鏈葫蘆的快速發(fā)展，短短幾年內(nèi)已有了相當(dāng)大的進(jìn)步。20 世紀(jì)末部分外資企業(yè)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，加入了中國(guó)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，加之我國(guó)起重行業(yè)的不斷擴(kuò)大、發(fā)展，因此，起重葫蘆市場(chǎng)價(jià)格、質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)激烈。作為葫蘆中的心臟——起重鏈輪對(duì)葫蘆的質(zhì)量起到了決定性的作用。據(jù)信息反饋，葫蘆在起重時(shí)，鏈條爬鏈、咬鏈、鏈輪斷裂現(xiàn)象普遍存在。雖然采取了各種措施，但效果不明顯。所以，必須對(duì)原有的工藝進(jìn)行改進(jìn)，解決葫蘆在起重時(shí)的爬鏈、咬鏈、鏈輪斷裂現(xiàn)象。

1 傳統(tǒng)起重鏈輪的優(yōu)缺點(diǎn)分析

在傳統(tǒng)的制造中起重鏈輪采用球墨鑄鐵（QT1200-1）材料制造。因球墨鑄鐵鏈輪具有耐磨性高、潤(rùn)滑性好、鑄造效率高、加工周期短等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)主要是由于球墨鑄鐵鏈輪屬砂型澆注件，鑄件的連接或轉(zhuǎn)角部分容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、縮孔和縮松，而起重鏈輪的鏈窩應(yīng)一次澆注成形，更需符合圖紙要求，雖然環(huán)鏈起重鏈輪安裝要求精度低，而承載能力較大，有一定的緩沖和減震性能，結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊，如不符合圖紙要求易發(fā)生跳齒或急速反向運(yùn)動(dòng)。但鑄件因縮孔、縮松等原因很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，起重鏈鑄造工藝嚴(yán)格、廢品率高，一旦鑄造或球化不合格，韌性下降，即產(chǎn)生斷裂，極易造成重大事故。

2 第一次改進(jìn)措施及存在問題分析

結(jié)合球墨鑄鐵鏈輪的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)起重鏈輪進(jìn)行了第一次改進(jìn)，采用合金鋼（40Cr）材料經(jīng)加工切削成形，達(dá)到原設(shè)計(jì)要求，如圖1。

40Cr 材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，切削加工性好，具有良好的綜合力學(xué)性能，低溫沖擊性及缺口敏感性、淬透性好。經(jīng)淬火后，用于制造表面高硬度、低沖擊、重載、耐磨的零件。起重鏈輪經(jīng)熱處理后可得到較高的疲勞強(qiáng)度，不會(huì)斷裂。起重鏈條如圖2（以φ8×24 為例）。

圖1 起重鏈輪鏈窩圖

圖2 起重鏈條圖

起重鏈輪鏈窩在普通立銑床上經(jīng)靠模仿形銑切削加工只能得到如圖1形狀，因靠模只能同一方向運(yùn)動(dòng)，而不能多方向運(yùn)動(dòng)。圖1 中R14 不能限制圖2 中起重鏈條負(fù)重平環(huán)鏈前移，平環(huán)鏈的半徑為R13，R14 不能限制R13，鏈條和起重鏈輪鏈窩嚙合不良，容易造成起重鏈條爬鏈。起重鏈條爬鏈后，就直接產(chǎn)生平環(huán)鏈咬傷現(xiàn)象，及各加工面產(chǎn)生的棱角導(dǎo)致立環(huán)的刮傷。

3 第二次改進(jìn)措施及分析

對(duì)起重鏈輪的改進(jìn)主要是應(yīng)用熱鍛成形工藝。熱鍛成形工藝可以直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為原型，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速修改和功能試驗(yàn)，可有效地縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，快速提供市場(chǎng)所需產(chǎn)品。熱鍛成形原理是原材料經(jīng)加熱后，在設(shè)定的模具中有外力作用下，鍛件受擠壓，在模膛中得到充填。

熱鍛成形在工作中承受較大的工作壓力和沖擊負(fù)荷，模具型腔與加熱后的金屬坯料相接觸，再加上與工件的強(qiáng)力摩擦，使其本身溫度高達(dá)400～600℃，工件出模后型腔還要用水或壓縮空氣進(jìn)行冷卻。隨后再與熾熱的工件相接觸。如此循環(huán)冷熱反復(fù)交變。因此，熱鍛模應(yīng)具有足夠高的韌性，高溫強(qiáng)度、高溫硬度、良好的耐磨性，耐熱疲勞性、淬透性和切削加工性。

熱鍛成形工藝吸取了球鐵件鏈窩一次成形的優(yōu)點(diǎn)及合金鋼（40Cr）材料切削加工鏈輪具有較高的疲勞強(qiáng)度、不會(huì)斷裂等優(yōu)點(diǎn)。合金鋼（40Cr）材料經(jīng)中頻磁感應(yīng)爐的恒溫控制，經(jīng)熱鍛成形模在經(jīng)改造后的壓力機(jī)上一次成形，就得到了理想的起重鏈輪鏈窩形狀。鏈窩形狀如圖3。

為什么圖3 所示的形狀是理想的起重鏈輪鏈窩的形狀呢？分析如下：

起重鏈輪平環(huán)鏈（如圖1）的半徑為R13。圖2 中鏈窩的平環(huán)鏈半徑是R14，因它的中間有一條11 mm 寬的立環(huán)槽溝。所以，葫蘆起重時(shí)，鏈條平環(huán)鏈與鏈輪的鏈窩接觸不是在R14 的圓弧上，而是在立環(huán)槽溝與R14 圓弧相交的交點(diǎn)上。接觸只是2 個(gè)點(diǎn)，而不是2 條圓弧線，如圖4。

圖3 經(jīng)熱鍛成形后起重鏈輪鏈窩簡(jiǎn)圖

經(jīng)起吊重物后，起重鏈輪接觸點(diǎn)磨損，起重鏈平環(huán)前移，鏈條與鏈輪嚙合變化越大、起吊頻率越高，鏈輪接觸點(diǎn)磨損越嚴(yán)重，鏈條與鏈輪的嚙合變化越大，起重爬鏈、咬鏈現(xiàn)象越嚴(yán)重。導(dǎo)致起吊重物不能輕松升降及重物突然下墜，造成事故。圖3的起重鏈輪平環(huán)鏈形狀能起到限制起重鏈平環(huán)前移，如圖5，從而達(dá)到理想的效果。

因起重鏈與起重鏈輪鏈窩接觸是圓弧面，而不是點(diǎn)，所以，起重鏈輪鏈窩不易磨損，起吊頻次越高，嚙合越好。從而起到保護(hù)起重鏈條的作用。因此，圖3 所示的形狀是理想的起重鏈輪鏈窩的形狀。

圖4 合金鋼切削加工鏈窩與起重鏈的嚙合圖

圖5 熱鍛成形鏈窩與起重鏈嚙合圖

4 二次改進(jìn)后的效果

同樣用合金鋼（40Cr）材料的起重鏈輪經(jīng)熱鍛成形工藝可以減少切削加工工序，經(jīng)濟(jì)效益明顯。如銑鏈窩、避開槽、車削中間立環(huán)槽，可節(jié)省1.70 元。原材料減少0.7 kg，中頻磁感應(yīng)加熱與壓力機(jī)的耗電量0.6 kWh。每只約節(jié)省3 元。按照年產(chǎn)量10 萬只計(jì)算，總節(jié)約30 萬元。

圓鋼材料的熱鍛成形，可省略大立銑與專用小銑床等設(shè)備。

用熱鍛成形工藝生產(chǎn)的起重鏈輪，使手扳、手拉葫蘆避免了葫蘆在起重時(shí)鏈條的爬鏈、咬鏈及鏈輪斷裂，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，得到了國(guó)內(nèi)外客商的認(rèn)可。

從實(shí)際使用來看，該工藝的改進(jìn)取得了較明顯的效果，生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量高（4～6 只/min）、減少原材料的浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益明顯，產(chǎn)品的尺寸一致性好，質(zhì)量得到保證。

5 結(jié)語

熱鍛鏈成形工藝在起重鏈輪中的應(yīng)用，通過時(shí)間、成本、工序安排與合理的組織，企業(yè)可以在保證質(zhì)量的前提下，減少能耗、縮短工期，提高起重葫蘆市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供支持和保障。

［1］機(jī)械設(shè)計(jì)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

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