普通车床加工平行折线型卷筒绳槽技术.pdf

第2 9卷 第6 期 2 0 0 7年 6月 水利电力机械 WAT E R C 0NS ERV ANC Y & E L EC T RI C P OWER MACHI NE RY V0 I 2 9 N o 6 J u n 2 0 0 7 材 料 与 工 艺 普通车床加工平行折线型卷筒绳槽技术 Ma n u f a c t u r i n g t e c h n o l o g y o n t h e pa r a l l e l b r o k e n l i n e t y p e wi r e g r o o v e o f r o l l e r u s i n g o r d i n a r y l a t h e 李丽丽 ( 中国葛洲坝集团机械船舶有限公司， 湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ) 摘要： 介绍了平行折线卷筒绳槽加工的设计思路， 分析了中国葛洲坝集团机械船舶有限公司的加工设备、 加工工件的制作特点， 采取了将普通车床的主动挂轮改装成为扇形挂轮的加工方法， 取得了良好的效果。 关键词： 普通车床； 特殊扇形挂轮； 加工平行折线卷筒绳槽 中图分类号： T H1 6： T G 5 1 1 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 6 6 4 4 6 ( 2 0 0 7 ) 0 6一 O O 4 4 0 3 0引言 钢丝绳卷筒分为普通螺旋线卷筒和平行折线型 卷筒 。平行折 线 型卷筒 的绳槽 是从 直线段 到斜线 段 ， 又从斜线段到直线段 ， 如此 往复连续 过渡形成。 2 0世纪 8 0年代初 ， 由美国研究并开始应用 ， 我 国最 初应用于矿 山机械。近几年来 ， 随着大中型水 电站 相继开发建设 ， 大启闭力、 高扬程启 闭机需求量也相 应增加 ， 由于平行折线型卷筒能实现多层卷绕并具 有排绳整齐 、 多层缠绕钢丝绳不跳槽的特征 ， 因此 ， 平行折线型卷筒在水电站启闭机械中的应用越来越 广泛 ， 解决其加工 问题亦越来越重要 。目前解决方 法 主要有 2种 ： 一是采用数控技术 ， 但其 费用 高； 二 是在普通车床或滚 齿机的刀架上加装铣削头 ， 其加 工周期较长。根据平行折线绳槽 的特点 ， 采用在普 通 车床 的主动挂轮上加装特殊扇形挂轮的方法 ， 连 续加工平行折线绳槽 ， 完全能够满 足设计要求且生 产效率较高。 1 平行折线卷简绳槽加工的设计思路 在同一卷筒上 ， 平行折线型卷筒绳 槽斜线段的 螺旋螺距设计均是一恒定值 。因此， 对某一具体 的平行折线型卷筒 ， 其绳槽实际上是由螺距为零的 直线段与螺距为恒定值 的斜线段交替连续形成， 在卷筒上 ， 一道一道绳槽 的直线段与斜线段 的长度 对应相等且平行分布。如果能把第 1 道绳槽加工出 来 ， 则后几道绳槽可依 次加工 出来 。对于普 通车床 来说 ， 在挂轮一定的情况下 ， 只能连续加工一种螺距 的螺纹线 ， 若要用普通车床加工平行折线型卷筒 ， 必 须对车床进行技术改造。其实 ， 只要根据平行折线 型卷筒绳槽斜线段的螺距 ， 计算挂轮组 并进行搭配 ， 按加工普通绳槽卷筒 的加工方式驱动刀架 ， 就可使 普通车床加工斜线段 ， 在斜线段过渡到直线段时 ， 将 刀架停止 ， 就可 以自然形成加工螺距为零 的直线段 。 因此 ， 只要 在驱动刀架的动力链 挂轮上插装扇形齿 轮 ， 当扇形齿轮进入啮合状态加工斜线段 ， 此 时刀架 拖板按配好 的斜线段螺距运动 ， 加工出斜线段绳槽 ； 当扇形挂轮脱开状态时， 刀架拖板不动 ， 自然形成直 线段绳槽的加工 ， 如此连续往返 ， 则可加工出平行折 线型卷筒绳槽。基于此想法 ， 在中国葛洲坝集团机 械船舶有限公司的 H一 3 8重型卧式车床上进行 了研 制 ， 并取得 了良好的效果 。 2 Jj n - r- - r- 件、 加工设备和加工特点 2 1 加工工件 中 国葛 洲坝 集 团机 械 船舶 有 限公 司承 接 的 收稿 日期 ： 2 0 0 6一l 22 7 作者简介 ： 李丽丽( 1 9 6 2一) ， 女 ， 河北秦皇岛人 ， 中国葛洲坝集团机械船舶有限公 司总工程师 ， 高级 工程师 ， 从事水工 金属结构 、 起 重设备 、 施工 设备 、 船舶建造技术等方面的工作。 维普资讯 第2 9卷第 6期 李丽丽： 普通车床加工平行折线型卷筒绳槽技术 4 5 5 0 0 0 k N固定卷扬式启 闭机 ， 其 卷筒设计要求为平 行折线 绳槽 ， 卷筒 直径 为 2 0 0 0 m m， 长 度 为 4 3 7 2 mm， 绳槽节距 t =6 0 I n m。将 该卷筒作 为加工 的工 件 ， 为便于说明工装设备 ， 首先介绍一下该卷简平行 折线绳槽在圆周上 的轨迹 ： 平行折线绳槽在卷筒上 从 O 。 起步 ， 在 0 。1 2 6 。 范 围内开出一直线绳槽 ， 长 度为 1 2 6 。 夹角对应 的弧长 ； 1 2 6 。 1 8 0 。 范 围内为斜 线( 以下简称斜线 ) 绳槽 ， 长度 为 5 4 。 夹角对应的弧 长 ， 斜宽为半个节距 宽； 在 1 8 0 。 3 0 6 。 范 围内再开 出一直线 绳 槽 ， 长度 为 1 2 6 。 夹角 对 应 的弧 长， 在 3 0 6 。 3 6 0 。 范 围内为斜线绳槽 ， 长度为 5 4 。 夹角对应 的弧长， 斜宽为半个节距宽 ； 这样在卷筒上钢丝绳 的 缠绕从直线槽到斜线绳槽 ， 再从斜线绳 槽到直线绳 槽 ， 在卷筒上绕 1圈 ， 绕进一个节距 ； 如此连续 开出 下一道绳槽 。不同于普通螺旋绳槽 ， 平行折线绳槽 的绳槽节距与其斜线段 的螺纹螺距是不相等 的， 但 平行折线绳槽的绳槽节距与其斜线段的螺纹螺距及 在圆周上的弧长角度相关联 ， 可计算其斜线段 的螺 纹螺距为 2 0 0m m。 2 2 加工设备 中国葛洲坝集 团机械船舶有限公司能加工该启 闭机卷筒的设备为重型卧式车床， 可加工最大直径 为 3 0 0 0 mm的工件 ， 过刀架直径为 2 2 0 0m m， 可加工 最大长度 9 0 0 0 m m， 由于设 备的刀架动力驱动链较 长 ， 为确定扇形挂轮提供 了良好的条件。 2 3 扇形齿轮的制作特点 根据挂轮组的传动比和平行线卷筒斜线段在圆 周上分布的位置和尺寸， 设计制造了主动轮为伞形 的不完全齿轮， 安装在主轴箱的尾牙轴上 ， 首次试验 的结果令人失望， 伞形挂动出现了顶齿现象， 传动扭 矩过大， 致使车床主轴箱传动齿轮损坏。笔者认真 分析了产生顶齿的原因， 及时对伞齿挂轮进行了 修改。 伞形齿轮机构是由齿轮机构演变而成的一种间 歇传动机构， 即在主动轮上只有 1 个或几个齿， 并根 据运动的时间和停歇 时间的要求 ， 在从动轮上做 出 与主动轮相啮合的齿 间， 在从动轮停止期间 2轮缘 备有锁止弧 ， 以防止从动轮游动 ， 并起定位作用 。不 完全齿轮机构的主动轮为一不完全齿轮 ， 而从 动轮 则是 由正常齿 和厚齿 ( 停歇 段 ) 组成 的特殊齿 轮。 虽然齿廊曲线采用渐开线， 但其啮合过程与普通渐 开线齿轮传动不尽相 同， 主要是在不完全齿轮机构 的每一运动时期 ， 其首齿 的开始 啮合情况和未齿 的 终止啮合情况与普通齿轮传动是不一样 的 ， 为使其 能够正常地工作 ， 不产生齿顶干涉 ， 必须保证从动轮 在间歇传动中每次停歇的时候， 其厚齿( 停歇段) 要 停止在相同的位置上 ， 同时为了从 动轮停歇时便于 锁止和满足正反传动的要求， 厚齿应停歇在 2齿轮 中心线对称的位置上。为此， 就要求从动轮每次转 过的弧长必须是周节 的整数倍 。从不完全齿轮的啮 合过程 中可 以看 出， 从动轮转过的弧长 的大小是 由 主、 从动轮轮齿 的高度所决定的。一般来说 ， 当主动 轮的齿顶高为标准值时， 难以保证从动轮转过的弧 长是周节的整数倍， 只有对主动轮的齿顶高加以修 正( 当 。 1时， 修正 主动轮末齿的齿顶高 ) 。产生 齿顶干涉是因为 2齿轮顶 圆的交点处于从动轮第 1 个正常齿的齿顶尖点之外 ， 为避免干涉， 也需将主动 轮的齿顶适当减短( 当 1时 ， 将其首齿的齿顶减 短) 。根据从动轮每次转过的弧长为周节的整数倍 的要求 ， 对主动轮 的末齿进行了修正设计 ， 同时， 将 首齿也做得与末齿等高。由于对主动轮 首、 末齿齿 顶高都进行了修正， 可能会降低重迭系数， 若重迭系 数小于 1 ， 当首齿处于终点时， 第 2对齿 尚未进入啮 合 ， 从动轮转速将发生突然变化， 造成第 2次冲击 ， 所以， 设计时必须保证重迭系数大于 1 。修正过的 伞齿轮挂轮， 在应用中经受住了考验， 成功地在普通 车床上加工出了平行折线绳槽。 3 应用评价 2 0 0 0年 1 2月 ， 中国葛洲坝集 团机械船舶有 限 公司开始在 H 3 8 卧式车床上研制该方案， 在试制过 程中通过不断改进与完善， 2 0 0 1 年 3月， 对中国葛 洲坝集团机械船舶有限公 司承接 的鱼跳 电站 5 0 0 0 k N启闭机 的平行折线绳槽进行了加工 ， 其加工质量 完全满足图纸设计 的技术要求且在平行折线绳槽的 直线段与斜线段能 自然形成平滑的过 渡， 消除应力 集中现象 ， 其加工周期仅有 2 0 d 。在此之前 ， 中国葛 洲坝集团机械船舶有限公司曾准备将此绳鼓委托某 重型机床厂加工， 其加工方法是在滚齿机上进行铣 削 ， 其加工周期 长达 4个月。该方法 的成功应用极 大地缩短了加工工期。目前， 国内外加工平行折线 绳槽的方法主要有 2 种： 一是采用数控车床加工； 二 是在普通机床上铣削加工。数控车床加工是由 轴、 ， ， 轴及主轴 回转三联动形成空间曲线加工而成 ， 在普通机床上铣削加工则是采用特殊 的动力铣削装 置安装在车床的拖板上， 使动力铣削装置的铣削刀 头轴线与工件轴线相交 9 0 。 ， 并在车床挂轮箱中设 计 、 安装 一特制挂轮 ， 加工时与动力铣削装置联动 ， 维普资讯 4 6 水 利 电力机械 2 0 0 7年 6月 实现平行折线绳槽 的加工。将 上述 2 种方法 与本文 的加工 方法进 行 了 比 较 ， 其 比较结果见表 1 。 4 结束语 平行折线绳槽在水 电站 高扬程 、 大负荷启闭机 上得到了广泛 应用 ， 其 加工方法多种多样 ， 为降低成本 ， 本文 提出了将普通车床的主动挂轮改装成 为扇形挂轮的加工方法 ， 通过加工启 闭机折线绳槽的试验 ， 证 明该方法切 实可行。 表 1 3种 j n - r 方法的经济技术指标比较 本文研制 的加工方法经运行使用后 ， 满足 了平 行折线型绳槽 的加工要求 ， 取得 了较好 的效 果。该 加工方法的研制成功 ， 使 中国葛洲坝集 团机械船舶 有限公司在加工平行折线绳槽上取得突破 ， 提高了 ( 上接 第 3 0页) 压力开关 图3 带风冷却器的减速机润滑油站供油装置典型 结构 图 水工工艺管道设置所限 ， 制粉系统磨煤 机的减速机 油站一般不采用水冷或风冷的冷却形式 ， 而是将减 速机安置在空气流畅的区域采用自然风冷的冷却方 式。工程实践证明， 自然风冷方式可以满足大部分 电站减速机油站设计要求。 该公 司起重机制造技术水平 ， 为该公 司创造 了新的 市场竞争力。该加工方法具有优质 、 高效率及低成 本的特点 ， 必将为企业赢取更大的利润。 3结论 ( 编辑 ： 王书平) 减速机的润滑对于减少传动件摩擦， 提高生产 率， 降低成本有着很重要的意义。本文针对双进双 出钢球磨减速机润滑油系统 ， 总结 了减速机 的润滑 冷却 系统的特点及 目前常见的几种控制方案 。在工 程设计 中， 应当根据减速机 的负荷以及工程现场的 实际情况选择合理的润滑系统 。 参考文献