拉絲機傳動系統(tǒng)改造

文明 黎明軍

摘要：我公司拉絲機傳動結構多為齒輪傳動，該傳動結構在多年的生產實際中主要表現(xiàn)在箱體進水、漏油，導致軸承、齒輪等備件損壞，造成卷筒擺動，噪音大，現(xiàn)場環(huán)境差。為了改變這種狀況，根據(jù)齒輪傳動箱的各種參數(shù)確定同步帶選取的相應參數(shù)；由于從理論上選取同步帶的相應參數(shù)時，同步帶傳動在結構上不能滿足拉絲機運行需要。根據(jù)經驗修改相應參數(shù)后，能滿足拉絲機運行需要。

關鍵詞：齒輪傳動箱；同步帶傳動箱；互換性

目前我國同步帶傳動主要用于各種輕紡機械、儀器儀表、汽車等及其它輕工機械中。在我們金屬制品行業(yè)尤其在拉絲機上還不曾使用。同步帶在使用過程中兼有帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點：即傳動平穩(wěn)且噪聲低，傳動比準確，對軸作用力小，傳動效率高，耐油、耐磨性能好；傳動結構緊湊；而且齒型帶傳動本身不需潤滑，取代齒輪傳動箱后可取消箱體結構，對箱體進水、漏油及噪音等問題得到根本解決。但因從理論上根據(jù)齒輪傳動箱的各種參數(shù)選取同步帶的相應參數(shù)時，同步帶傳動箱在結構上不能滿足拉絲機運行需要。我們對部分參數(shù)根據(jù)經驗修改，設計出一套非標的同步帶及同步帶輪；從試驗的結果來看，該傳動箱能滿足拉絲機運行要求。

一、改造前情況

我公司拉絲機齒輪傳動減速箱在多年的生產實際中主要集中的問題表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）冷卻水經主軸進入箱體，破壞軸承、齒輪的潤滑，導致箱體中齒輪、軸承因潤滑不良而造成磨損或損壞。故機故頻繁，維護成本高。

（2）箱體進水后箱體內潤滑油溢出造成污染環(huán)境，嚴重影響現(xiàn)場文明生產。

（3）箱體齒輪承受較大交變載荷；運行時箱體噪聲較大，溫度高。

二、設計計算

（1）同步帶輪轉速計算：拉絲機收線速度按700米/分設計，從整機臺的電機功率和卷筒轉速來考慮，結合同步帶自身設計所需的功率和帶速等因素，其第2卷卷筒轉速較低，傳遞功率略大，因此以第2卷作計算依據(jù)。則由計算得第2卷卷筒的轉速n=181r/min（其中i=2.5）。

n小=n電機/i皮帶輪=1480/2.5=592r/min

（2）計算功率Pc：

a.拉絲機的拉拔功率的計算：根據(jù)勒威士公式P=43.56dk2σb0Kq和功率N=PV/1000ηD 可得P=V4356dk2σb0Kq/1000ηD

式中：N—拉拔力（N）P—拉拔功率（kW）ηD—效率

Kq—壓縮率系數(shù)（查壓縮率表）dk—拉拔后鋼絲的直徑（mm）

V—該卷筒的線速度（m/s）σb0—拉拔前鋼絲的抗拉強度（N/mm2）

故P=V243.56dk2σb0Kq/1000ηD

=245÷60×43.56×2.62×1285.2×0.0092÷1000÷0.95

=14.9kW取P=15kW

（該計算中，鋼絲直徑和抗拉強度以該機臺常拉線徑取值。）

b.Pc=KAP其中KA為同步帶傳動工況系數(shù)，傳動箱KA取1.5，則同步帶的計算功率Pc為：Pc=KAP成品=1.5×15kW=22.5kW

（3）選擇帶型：根據(jù)Pc=22.5kW查同步帶選型圖應選：傳動箱選XH型同步帶Pb=22.225mm。

（4）選取小帶輪齒數(shù)Z1：根據(jù)小帶輪的最小齒數(shù)Zmin表選得：Z1=22。

（5）小帶輪節(jié)徑d1：d1=（Z1×Pb）/π=22×22.225÷3.14=155.72mm。

（6）大帶輪齒數(shù)Z2：Z2=1480÷181÷2.50×22=71.95取Z2=72。

（7）大帶輪直徑d2：d2=（Z2×Pb）/π=72×22.225÷3.14=509.62mm。

（8）同步帶帶速v：v=πd1n小/60000=3.14×155.72×592÷60000=4.82m/s。

（9）初定中心距a0：為了滿足改后與改前箱子在不改變工作臺的條件下安裝能互換，初選?。篴0=440mm。

（10）選用帶長及齒數(shù)：

Lp0=2a0+π（d1+d2）/2+2（d2-d1）/4a0

=2×450+3.14×（155.72+509.62）÷2+（509.62-155.72）÷2÷450

=900+1044.58+0.45=1945.03mm

從計算的結果來看，按同步帶的節(jié)線長度系列表和齒數(shù)表選取有：

Lp=1955.8mm齒數(shù)Zb=88齒

（11）帶輪中心距：根據(jù)帶長、齒數(shù)和中心距對照表，查得：a=417.56mm。

（12）小帶輪嚙合齒數(shù)：

Zn≈Z1{1/2（d2-d1）/6a}

=22×{1/2（509.62-155.72）/6×417.56}=8.68>Zmin=6滿足要求。

（13）基本額定功率：P0=（Fpmv2）v/1000，其中：Fp指寬度為bs0帶的許用工作拉力，其大小可查表；bs0指帶的基準寬度，查表可得；m指寬度為bs0的帶單位長度的質量，查表可得。

P0=（Fpmv2）v/1000=（4048.461.484×4.822）×4.82÷1000=19.34kW

（14）帶寬：

bs=bs0=101.6×=120.9mm

在帶寬的選擇中，根據(jù)計算的結果查表，選擇同步帶的寬為：

bs=127mm

（15）作用在軸上的力：FR=1000Pc/v=1000×22.5÷4.82=4668.05N。

（16）帶輪的結構圖：按同步帶輪的擋圈尺寸表和該同步帶輪在現(xiàn)場中使用的位置，選用雙邊擋圈，取雙邊擋圈厚度t=5mm。同步帶輪的寬度按同步帶輪的寬度表確定，由于在取同步帶寬度時是取非標寬度，故確定同步帶輪的寬度時可根據(jù)標準帶輪與帶寬規(guī)律而定；即取帶輪的寬度為：bf=138mm。

（17）同步帶工作時須用適當張緊力，以防止同步帶松弛或有跳齒現(xiàn)象。我們在兩帶輪間加一張緊裝置，根據(jù)帶的松緊程度來調節(jié)同步帶以滿足需要。其具體結構見裝配圖。

三、改造后的效果

樣機改造后在公司使用近一年以來，與主速減箱采用閉式齒輪傳動比較在使用中明顯體現(xiàn)出較好的效果。滿足了生產要求，達到了設計效果。

（1）提高了設備的運行能力，降低了機故時間，為生產任務的完成提供了有力的保證。

（2）徹底解決了箱體的進水、漏油問題，無潤滑油污染，工人操作環(huán)境得到改善。

（3）傳動平穩(wěn)，減少了現(xiàn)場噪音，有利于工人身心健康；

（4）拆裝方便，降低了維修工人的勞動強度；

（5）提高了設備的運行精度，提高了產品的質量，降低了產品的生產成本；

（6）該齒形帶傳動機構可在干式拉絲機（成品機臺）上互換且可推廣使用。

四、結語

從安裝的試驗機臺使用近一年的情況來看，改造后的傳動機構不僅傳動平穩(wěn)，節(jié)約備件成本，有利于產品的質量，降低了產品的生產成本；而且還減少了現(xiàn)場噪音，有利于工人的身心健康，工人操作環(huán)境也得到改善。但齒形帶傳動機構的同步帶輪由于是倒裝，則帶輪不需要雙邊擋圈，只要單邊擋圈就可以滿足需要，這在我們推廣使用中要加以更改。

參考文獻：

[1]蔡春源.機電液設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社，沈陽：東北大學出版社，1997.1.

[2]國家發(fā)改委.產業(yè)結構調整指導目錄[M].北京：國家發(fā)改委，2011：8192.

[3]徐建平.鋼絲與鋼繩設備[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2005.

[4]何吉林.鋼絲生產[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2001.

作者簡介：文明（1972），貴州鋼繩股份有限公司二分廠工程師；黎明軍（1975），貴州鋼繩股份有限公司設備制造分廠工程師。