浅谈具有急回特性插齿机主运动机构的研究与设计.pdf

A Caae m l C 学术 经过对断裂的轴进行打坡 口一焊接 一精车 加工处理，保证其同轴度及滑动轴承套配合间 隙，更换损坏 的轴承及磨损 的口环。该泵修复 后运行至今一直良好 。 2 屏蔽泵损坏的其它形式及应对措施 根据我公司近 四年来 出现的屏蔽泵典型故 障案例 ，总结如下损坏形式、原因分析及解决 措施 。 根据我厂多次返厂维修屏蔽泵，需注意是： 返厂维修后的泵若出现地脚支腿不平，安装时 垫平即可。万不可盲 目松开泵体连接螺栓进行 校正，避免屏蔽板密封四氟垫变形，运行 中使 介质渗透到 电机 定子腔 内，内压过高，造成定 子屏蔽套于转子套交界处 凸起、出现裂缝、绝 缘 降低。 3 预防措施 3 1 严格控制泵运行工况 在严格按照屏蔽泵启停操作外，屏蔽泵大 部分故障源 自轴 向力变化，屏蔽泵的额定工况 压力变化区间很小，压力稍微波动就有可能造 成泵在低 高负荷条件下运行。如果泵的工作 流量小于最小连续流量，可能导致泵振动、效 率降低、泵温度升高、介质气化、泵干转等。 如果流量过大，就可能超过 电机的额定功率， 且可能发生气蚀。故屏蔽泵必须在 允许的流量 范围内操作，即控制好出口压力，同时参考流 量 或 电流 。 首先，对泵出 口压力表上下限进行标识。 可参照试验 选型时的最大、最小流量对应的 压力 ，并重 点考虑泵入口静压及介质密度，不 能仅看铭牌上的额定压力。正确的压力表上下 限为：下限 =进 口静压 +最大流量对应压力 介质密度；上限 = 进 口静压 +最小流量对应压 力 介质密度。 ( 注意：每个位号的进 口静压 是不一样，即泵未开启时打开泵的进出口阀门， 这时压力表 显示 的压力。)根据压力表指示判 断泵运转是否在正常区域。 研究与设计 回 其次，严格控制泵入 口储罐液位。启动前 可通过先点动再正式启动的方式使泵腔内的气 体排出更充分。正常运转时要保证泵入 口储罐 内液位平衡，如果泵开起来储罐液位下降严重， 就有可能导致泵入 口处压力不足，泵气蚀。所 以应根据泵的最大 小气蚀余量 ，规定泵入 口 储罐的液位上 下限。避免泵在运转 中产生气蚀 现 象，同时尽可能避免由于液位变化而造成屏 蔽泵出口压力的波动。 3 2加强操作工培训及管理 首先要对操作工进行屏蔽泵结构原理、正 确启停、参数调整等方面 的培训，使其掌握正 确 的操控方法 。其次还要加强点巡检培训，掌 握屏蔽泵点巡检重点，提高巡检质量，巡检 中 注重观察现场压力变化情况；其次配置测振仪， 测得数据可与上次及同类设备数据进行 比较， 做到异常情况早发现、早处理。根据我公司多 年积累的经验，基本屏蔽泵前后轴承振动应在 1 4 u m以下，振动超过 1 4 u m时，建议进行拆检， 避免轴承损坏而造成故障扩大化。 3 3加强点检定修管理 由于屏蔽泵采用滑动轴承，部分泵还 带夹 套，运行噪音低，轴承外部有定子屏蔽套、定 子线圈及壳体隔离，故泵运行异常很难判断。 屏蔽泵中叶轮锁紧螺栓为空心结构，强度低， 泵振动或介质腐蚀极容易引起该螺栓腐蚀脱落， 若 发现不及 时就会 造成屏 蔽套磨损 线圈损 坏。为避免该事件发生，初期经验不足可针对 不 同位号屏蔽泵的运行工况进行分类 ( A B C ： 3 6 9月)，定期对泵进行解体检查，对绕组及 相 间绝缘进行测量，且做好记录。特别是工况 变化或运行 1年以上 的泵，根据拆检情况及时 更换叶轮锁紧螺栓 ( 最好提高材质等级 )，及 时消除安全隐患，防患于未然。执行一段 时间 后可根据拆检情况适当的调控或取消定检。 3 4组织故障分析、学习故障案例 屏蔽泵出现故障要及时组织相关技术人员 召开故障分析会 ，分析故障原因，制定检修方 案及预 防措施，视情况进行责任追究。故障分 析材料应及时发至相关人员进行学习、交流， 甚至组织操作、检修人员进行集中学 习培训， 也可印刷成册按年度更新。故障分析材料不仅 为当次检修提供技术指导，还可作为操作、检 修人员的培训教材，为今后 同类故障检修提供 依据，提高大家发现、处理问题的能力。 3 5 加强备件修 旧利废管理，降低维护费用 不同类型的屏蔽泵都有规定范围的配合间 隙，技术人员要对磨损量进行确认，是否己达 到最大磨损量，对于轴弯、断轴、部件气蚀等 微量尺寸变化情况，可以组织检修人员进行尝 试性修复，可结合组织会诊、修旧利废及检修 费用考核等工作开展，在保证安全生产 的前提 下尽量降低屏蔽泵维护费用。 4 结束语 通过四年来对屏蔽泵常见故障的分析、总 结，我公司积累 了丰富的屏蔽泵预防及维修经 验。自2 0 1 2年底开展点检定修、预防性检修、 故障分析及修旧利废等工作以来， 加强了操作、 检修人员的屏蔽泵知识培训及考核管理，提 高 了员工的责任意识， 屏蔽泵故障有了明显下降。 2 0 1 3年仅出现 2次屏蔽泵套磨损事件，与 2 0 l2 年同比下降了 8 3 3 ，2 0 1 4年至今未出现一次 屏蔽套磨损事件。另外通过对断轴、弯轴及 部 件配合处轻微腐蚀等情况的尝试性修复，大大 降低 了屏蔽泵检修费用的同时，还保证 了装置 连续稳定生产。 作者简介： 郝纪委 ( 1 9 8 2 一 )，男，河南省登封市人， 工作单位：开封龙宇化工有限公司，职务：设 备部部长助理。 张晓娟 ( 9 8 4 一 )，女，四川 I 省渠县人，工 作单位：开封龙宇化工有限公 司，职务：设备 管理员。 5 1 8 0 3 5深圳市宏钢机械设备有限公司 广东 深圳 - 贾建民 摘 要 插齿机作为齿轮加工的专用机床 ， 在机械行业一直备受人们的关注 ； 其l 生 能、质量、加工效率水平的高低 效率 ， 进而关联企业和国民经济的发展。而具有急回特性的插齿f t = l ： 运动机构的广泛采用 ， 对提高插齿机的总体水平具有重要的意义。 过对一些资料的整理与分析 ， 就国内外一些研究现状作出论述和分析。 具有急回特性的插齿机主运动机构作为机 械零部件的重要组成部分，对于其特性的研究 l5 2 M a ch i n e C h i n a中国机械 与设计一方面可 以有效 的保障机械零部件正常 运作，提高机械的运作效率；另一方面可以加 本文通 强对零部件质量的管理， 有利于技术手段升级。 1 插齿机主运动机构的发展现状及重要意义 1 L 插齿机主运动机构的发展现状 1 1 1 传统设计方案 对于插齿机主运动机构发展现状的研 究， 不妨先了解传统设计的方案，如此就可 以与现 代设计方案产生对 比，并发掘其进步之处。通 过对相关零部件 的研究发现，传统的设计方案 中其急回特性的性能主要取决于各杆件 的尺寸 及位置。然而一个完整零部件 中杆件数 目往往 比较的繁杂 ，所以，成为传统插齿机主运动机 构设计的关键 问题。在此问题 的处理上主要有 图解法和解析法两种， 前者形象直观反映工况， 后者主要运用解方程组确定杆件 的未知变量。 由于图解法设计量非常大，难以排除误差，而 解析法也因为方程组往往是高度 非线性，而且 约束条件多，需要进一步的改进 ，采取最优化 设计方案 ，使问题得到妥善的解决。 传统插齿机 的驱动机构 ( 主切削)大 多采用 曲柄盘连杆和曲柄盘连杆加滑块的结构。 该机构具有以下主要不足： ( 1 )切削速度为接近正弦波的曲线 ，无急 回特性，影响切削效率 ( 图一 ) 。 ( 2 )切削力的分力比较大。 ( 3 )结构复杂，噪音大。 ( 4 )行程受限，不能加工大齿宽的齿轮。 且行程调整十分困难。 ( 5 )装配和维修 困难。 1 1 2 优化设计方案 ( 1 )方法：针对传统设计方案之中存在的 不足之处，个人认为可 以从直接解法和间接解 法两个主要方面进行着重的把握：所谓直接 解法，顾名 思义就是指在一定设计可行区域且 满 足不等式约束等条件的情况之下，直接求出 问题的最优化范围，这种方式 比较的简单，但 是，对于一些特殊问题 的其运算量相对来说比 较 的大。有鉴于此，一般说来多运用于求解只 含有不等式约束的优化问题。 所谓间接解法， 主要是指将约束 问题转化为多种无约束 问题进 行求解，一般说来这种方式可以很方便的处理 等式约束和不等式约束的问题，另外由于该方 式可以有效的选择无约束方法，所以，在现阶 段 的运用 非常 的广泛 。 ( 2 )案例：在图一中，矢量 F l 小于等于 F F 2 ，当 F 2趋近于零时，F l 趋近于 F 。液压冲 程插齿机就具有这种特性。 液压冲程插齿机相对于传统机械冲程插齿 机具有以下优点： ( 1 )采用计算机控制下的伺服阀，可调节 油缸活塞实现快速返 回 ， 工作速度与返 回速度 之 比可达 1 ： 4 。 ( 2 )切削效率高：由于液压冲程插齿机的 切削直接用液压油缸驱动 ( 图二 )，活塞的运 动方向与切削的方 向一致，所 以，几乎没有径 曲 轩 连 杆 机 构 受 力 筒 圈 V 圈一 A c ad em i c 学 术 厂 刀 轴 运 行 遗 度 圈 ,5 0 4 0 3 0 I L l ,a m j ， - | 2 0 一 1 0 一l0 ： - H 一 “ 20 30 40 5 O 向分力。构件中间环节少，故刚性好。而油缸 的切削力大，可进行大径向进给和大圆周进给 切 削 。 ( 3 )刀具切削时的速度基本是匀速，该结 构相对 曲柄盘连杆和曲柄盘连杆加滑块的结构， 刀具的切屑速度可提高 2 5 9 6 5 0 9 6 。大型液压冲程 插齿机的速度曲线见图三。 ( 4 )由于切削平稳，有利于提高刀具的使 用寿命。 ( 5 )行程及 刀位调整方便。使用 中基 于 P L C的控制，只需输入上下刀位的数值 ，行程就 调整好了。 ( 6 )结构简单 。相对曲柄盘连杆和曲柄盘 连杆加滑块的结构， 液压油缸直接连接刀架体， 其结构简单、构件数量少 、刚性好。便于制造、 安装和维修。 ( 7 )噪音低 。 ( 8 )由于刀架不受径向分力的影响，刀轴 及其导向机构磨损大大减轻，从而延长 了大修 周期。降低了费用。 1 2 插齿机具有急回特性主运动机构的重 要意义 插齿机作为齿轮加 工的工作母机 ，其质量 及效率的高低直接影响着齿轮的质量状况，进 而影响到与齿轮相关的各类机械的总成质量。 田曼 面对世界范 围内日渐激烈 的市场竞争，如何才 能有效的提高机械 总成质量是保障企业生产 的 决胜之策。有鉴于此 ，各行业对齿轮机床 的设 计要求也愈渐升高，所谓插齿机运动 的急回特 性主要体现在加工刀具的快速返回方面，可以 有效提高刀具 由上至下切削后快速返 回上起点 的速度，提高运行效率。从国内现状分析，我 国这方面的技术还比较的落后，在市场竞争之 中处于劣势。有鉴于此，如何提高具有急回特 性的插齿机利用效率，具备了一定的现实意义。 2 插齿机主运动机构设计的主要要求 2 1 保持均匀的切齿工作 由于插齿机的主运动机构主要由刀架、刀 轴及相关驱动部件组成，而刀轴的驱动方式直 接影响到切齿 的运行状态。所 以，采用更加合 理的驱动方式尤为重要。 就传统设计方案而言， 需要留出一部分切入或者是切出的 自由行程， 只有这样才 能够保证刀具在 由上至下完成切削 的过程具备比较均匀的速度 。正是由于这一因 素，设计师在插齿机的设计过程中应该通过一 定 的技术手段 改善其稳定性 能，保持均匀的切 齿工作，从而有效的达到提高插齿机工作效率 和保证被加工齿轮质量要求的目的。 2 2 具有急回特性 在插齿机主运动的设计过程当中，必须要 中国机械 M a ch i n e C h i n a I GaU e T 1 l 学术 考虑其是否具备良好 的急回特性，以此提升插 齿机主运动机构的工作效率、稳定性能及零部 件 的整体性能。所 以，在机构设计过程之中， 必须要强调是否具备急回特性，并通过一定 的 方式，减少非加工时间，提高工作效率。在设 计过程中要尽量的保证工作行程留有较大范围， 以此加大承受惯性的能力。具有伺服性能的液 压主运动机构就是一个好的案例 ，在工作行程 可保持匀速切削， 在非加工行程则可快速返回。 2 3 结构简单，受力较好，具有一定经济 效益 在插齿机主运动结构的设计过程中，要考 虑诸多的因素，在结构方面要力求简单，并且 具有 良好 的受力能力。切削部件如果承受 的力 量较大，就容易产生过大的惯性力；特别是在 产生较大径 向分力的情况下，易造成一些构件 的损坏，从而降低 了使用寿命。而企业进行生 产的主要 目的是盈利，所以还要具备一定的经 济效益。一般而言，构件加速度最大时，其受 力的峰值也达到最大，如果结构过于复杂，会 导致机构 内的受力过多，影 响零部件的整体性 能；除此之外过于复杂的构造，会增加不必要 的材料耗 费，提高造价。所 以在设计过程 中必 须达到结构简单、在受力好 的同时不失经济效 益的目的。 2 4 便于改造工作的进行 由于我 国在插齿机领域 内的发展起步较晚， 在技术设计上存在不足，往往会出现一些客观 现象，阻碍其更好 的发展。所 以，在插齿机的 设计过程 中，应该重视改造工作的顺利进行 ， 只有这样才能够更好 的对现有插齿机性能进行 改进，也有利于制造商降低生产成本，提高综 合竞争力。 3 结束 语 如何有效地提高插齿机 的工作质量和效率， 在一定程度上关乎保障企业的正常生产生活活 动：选择最优 化的设计方案，就是要使其最大 程度地满足经济效益 。本文仅结合个人多年 的 工作实践经验总结， 就相关问题展开论述分析， 观点片面肤浅，希望引起相 关人士的重视 ，共 同致力于该领域建设成果的取得。 参考文献： n陈静 具有急回特性的插齿机主运动 机构的研究与设计机械 电子工程 ，2 0 0 7 年 2 熊显文，程伟林 具有变急回特性的 插齿机主传动机构研究 机械传动 ，2 0 1 4年 0 7期 3 董少峰 ，姚养无 自动机动态模拟试 验系统主传动机构的优化设计 J 机械管理 开发，2 0 0 7 ( 0 6 ) 4 池丽婷 平面 四杆机构急回运动特性 的分析机械工程与自动化，2 0 1 1 年 O 4期 1 3 4 M a ch i n e C h i n a 中国机械 1 1 0 0 4 5辽沈工业集团有限公司 辽宁 沈阳 一 刘裕涛 摘 要 ： 夹l t * i ll i-t - 的要点及重点 夹具体是夹具 的基础件。在夹具体上，要 安装组成该夹具所需要的各种元件，机构和装 置等。在设计 的时候，应该满足 下面的一些基 本要求。第一夹具体的刚度和强度要满足相应 的要求。第二是夹具体 的设计结构要简单，具 有 良好的工艺性 。第三是尺寸要稳定。第四是 便于排屑。 1 夹具体 的毛坯结构 在选择夹具体 的毛坯机构时，应 以结构合 理性、工艺性、经济性、标准化 的可能性 以及 工厂的具体条件为依据综合考虑。下表为各种 夹具毛坯结构的特点和应用场合。 结构 特点 应用场合 类 型 可铸造复杂的结构形 状。抗压强度大，抗振性 试用与切削负 铸造 好。易于加工，但制造盾 荷大、振动大 结构 期长，应产生内应力， 的场合或批量 以应进行时效处理。材举 生产。 多采用 H T 1 5 0或 H T 2 0 0 。 焊接 制造容易，生产周期较 试用与新产品 短，成本较低。热变形较 试制或单件小 结构 大，焊接后需退火处理 。 批量生产。 选用标准毛坯件或标 装配 准零部件组合而成，如圆 适用于标准化 结构 棒、圆盘、工字钢、等标 准材料 。 2 夹具体外形尺寸的确定 夹具制造属于单件生产，为缩 短设计和制 造周期，减少设计和制造 费用，所 以在夹具体 设计时，需要计算的地方都不是特别复杂。我 们通常的做法是参照相同或类似的其它夹具结 构，并根据相关的夹具体设计经验进行确认。 当我们在设计夹具体总体装配 图的时候 ，根据 当前现有工件、对刀和 定位元件、预紧和装夹 装置、以及其他的一些机构和装置之间的装配 关系，夹具体的外形结构和外形尺寸我们就可 以大概的确定下来 了。根据夹具体 设计的相关 经验，我们列举 了夹具体结构相关尺寸 的一些 经验性数据，以此用以进行参考，如下表所示。 结构位置 ( 夹 参考数据 具体) 铸造类夹具体 l焊接类夹具体 厚度 ( h ) 8 毫米 一 2 5 毫米 l 6 毫米 一 1 O 毫米 筋的厚度 O 7 h O 9 h 筋的高度 小于或等于 5 h 夹具 体上 不 夹 具体是 毛面 ，工 件也 是毛 面 ， 加工 表面 与 取 8 - 1 5 m m 工件表面之 夹具体是毛面，工件时光面，取 间的 间隙 4 1 O m m 3 夹具体的排屑结构 为了便于排除切屑，不使其聚积在定位工 件工作表面上而影响工件正确定位，一般在设 计夹具时，