蜗轮丝杆升降机优化设计.pdfVIP

由图 1 2可知 麦克纳姆轮在运动过程中 受 力呈周期性变化 在半个滚子 的中部受 力达到极 大值 1 1 2 5 N 而后 由于滚子 中部有缺 口 受力逐 渐减小 但此处存在较大冲击 单个滚子的这种受 力规律会使滚子在运动过程中产生一定的变形 致 使滚子的运动廓线不是圆形 从而影响全 向自行式 升降平台的运动精度 甚至会出现跑偏的情况 因此 为保证全 向 自行式 升降平 台的运 动精 度 必须依据动力学仿真结果 对滚子的外廓进 行适当修正 最大程度保证滚子的外廓线在作业 过程 中保持 圆形 另一方 面 也需要从控 制 的角 度人手 通过反馈 的方式对 全 向移动 的控 制进行 修正 以提高全向移动的精度 4 结语 律 针对麦克纳姆轮运动过程中存在的问题 给 出了修正方法 本文给出的方法和理论对于提高全向自行式 升降平台的运动精度 改善麦克纳姆轮的运动特 性 以及优化麦 克纳姆轮 的结构具有一定 的参考 价值 参考文献 1 闫国荣 张海兵 一种新型轮式全方位移动机构 J 哈尔滨工业大学学报 2 0 0 1 6 2 曾午平 卫良保 剪叉式液压升降台的设计计算 J 起重运输机械 2 0 1 0 1 3 侍才洪 伤员转运机器人全向行走系统研究 J 自动 化与仪表 2 0 0 9 9 4 李增刚 A D A MS 入门详解与实践 M 北京 国防工 业出版社 2 0 0 6 本 文 以全 向 自行 式 升 降 平 台 为 基 础 全 面 深入分析了以麦 克纳姆轮为代表 的全 向移动技术 作 者 周京京 原理 给出了详细的麦克纳姆轮外廓线计算公式 地 址 天津市河东区东局子1 号军事交通学院军事物 并在此基础上 通过 A D A MS动力学仿真软件 对 流系装运机械教研室 全向自 行式升降平台的动力学特性进行了仿真分 邮 编 3 0 0 1 6 1 析 全面掌握 了麦 克纳姆 轮的运动特点 和受 力规 收稿日 期 2 0 一 0 一 2 8 蜗 轮 丝 杆 升 降 机 优 化 设 计 陈庆为黄国庆李春杨立文 交通运输部水运科学研究院北京1 0 0 0 8 8 摘要 针对某产品升降系统特殊载荷的要求 对传统的蜗轮丝杆升降机内部轴承进行校核计算 提出了 内部轴承的优化设计方案 基于升降机蜗轮的安全磨损量的计算 设计 了一种磨损检测装置用于检测螺母的磨 损量 关键词 蜗轮丝杠升降机 内部轴承 优化设计 磨损检测装置 中图分类号 T H 2 1 1 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 3 0 6 0 0 5 5 0 3 Ab s t r a ct Ai mi n g a t t h e r e q u i r e me n t o f s p e ci a l l o a d s o n ce r t a i n l i ft in g s y s t e m t h e ch e ck ca l cu l a t io n i s p e r f o r me d f o r in n e r b e a nn g o f t h e wo r n l g e a r s cr e w l ift e r T h e p a p e r d e s cri b e s t h e o p t ima l d e s ig n s ch e me for t h e in n e r b e a r in g B a s e d o n t h e calcu l a t io n o f s a f e t y w e ar e x t e n t o f l if t e r s wo r n l g e a r a w e ar d e t e ct io n d e v ice is d e s ign e d f o r d e t e ct in g t h e w e a r e x t e n t 0 f it s s cr e w n u t s Ke y wo r d s WO rm g e a r s cr e w l ift e r in n e r b e a r in g o p t imal d e s ig n w e ar d e t e ct io n d e v ice 言 嚣 喜 宝 蜗轮丝杠升降机是一种体积小 使用灵活 用蜗杆带动蜗轮实现减速 其中蜗轮中心为内螺 结构紧凑 可靠 寿命长 安装方便的机械产品 纹结构 相当于升降丝杠的螺母 与升降丝杠匹 起重运输机械 2 0 1 3 6 一5 5 配组成升降部件 将旋转运动和动力 由升降丝杠 转化输出为直线升降运动和动力 结构见图 1 1 壳体2 蜗杆3 蜗轮4 圆锥滚子轴承 图 l 升降机布置图 蜗轮 丝杠 升 降机 运 行平稳 可靠 噪声 低 可在一定条件下实现 自锁 并具备小动力大推 力 传动特点 本文 以某产品升降机构中使用的涡轮丝 杆升降机为研究对象 首先对传统选型 的升 降机 内部轴承进行校核计算 发现其不能满足该产 品 特殊升降机 构 的要求 并针 对升 降机构 的特性 提出了内部轴承 的优化设计方案 由于传统选 型 的升降机没有考虑蜗轮磨损量及磨损检测 基 于 升降机 内部螺母 的安全磨损量 的计算 设计 了一 种磨损检测装置用于检测螺母 的磨损量 1 升降机轴承优化选 型 1 1 工作条 件 起升机构正常工作情况下 承受 的轴 向载荷 F 3 5 0 k N 径向载荷 F 0 转速 n 6 7 5 r min 中等冲击载荷 使用寿命 5 0 0 h 根据载荷特性初 选 S WL 3 5 螺旋升降机 1 2 传统选型升降机 内部轴承校核 1 径向当量动载荷 P 计算 当 F F e P F 当 F F e P 0 4 F 2 当量动载荷计算值 初选 圆锥 滚子轴 承 3 0 2 2 8 查手册 得到 Y 一 5 6 1 4 Yo 0 8 e 0 4 4 得 F F 按照 P 0 4 F Y F 1 4 F 1 4 3 5 0 4 90 k N 3 基本额定动载荷计算值 C 0 8 0 7 1 0 4 9 91 0 k N 一 一 I7 式中 l厂 h 为寿命系数 取 1 0 f m为力矩 载荷系数 取f o 1 5 为 冲击载荷系数 取 1 2 为速度 系数 取 0 8 0 7 为温度系 数 取 厂 T 1 0 查手册得到预选的圆锥滚子轴承 3 0 2 2 8 基本 额定动载荷 C 4 0 8 k N C C 不能满足设计要求 经过计算 只能承 受轴 向载荷 F 约 1 5 7 k N 只能降载到 1 5 7 t 的情 况下 方能满足使用寿命 5 0 0 h的要求 1 3 轴承替代方案及校核 根据升降机 内部轴承载荷 特性 选择 推力调 心滚子轴承 G B T 5 8 5 9 1 9 9 4轴承代号 2 9 3 2 6替 代原 有轴承 轴 承参数 d 1 3 0 D 2 2 5 T 5 8 基本额定静载荷 C 2 5 3 9 k N C 6 6 3 k N 校核计算如下 1 径 向当量动载荷 P 计算 当 F 0 5 5 F P F 1 2 F 2 当量动载荷计算 选择推力调心滚子轴承 2 9 3 2 6 得 P 1 2 F F 3 5 0 k N 3 基本额定动载荷计算 c 5 0 k N 推力调 心滚子 轴承 2 9 3 2 6 基本 额定 动载荷 C 6 6 3 k N 由于 C C 能满足设计要求 在承受 3 5 t 的载荷情况 能满足使用寿命 5 0 0 h的要求 2 螺母磨损检测装置 2 1 升降机的螺母磨损量计算 根据上节选 型计算 中结果显示 设 计采用梯 形螺纹螺旋升降器 根据载荷初选 S WL 3 5螺旋升 降机 丝杠公称直径 d 1 1 0 m m 螺距 P 1 8 n q m 外 螺 纹 中径 d 1 0 0 mm 内 螺 纹 大 径 D 1 1 2 mm 外螺纹小径 d 8 0 m m 内螺纹小径 D 9 0 m m 螺母采用锡青铜螺母 基 本牙型高 0 5 P 9 m m 螺纹高度 h H1 2 4 5 I l a m 旋 起重运输机械 2 0 1 3 6 合圈数 N 1 0 锡青 铜 螺 母 的 许 用 应 力 为 0 r b 4 0 6 0 N m m 3 0 4 0 N m m 牙根宽度 b 0 6 5 P 1 1 7 1T i m 当取安全系数 3时 根据螺纹许用强度校 核螺纹牙宽 1 根据许用剪切强度校核 f F E d 2 根据许用弯曲强度校核 一 3FH1 O b r cD4 b 2 N 6 31 6 04 0 0 0 2 3x 3 49 9 6 将安全系数 7 选 为 3时 允许 的最 大磨损量 8 1 1 7 9 6 2 1 mm 2 2 升降机的螺母磨损检测 根据上述计算结果 当安全系数 值取 3时 允许 的最 大磨损 量为 2 1 mm 将磨损 量设 置 为 2 mm 设计一套升降机磨损检测装置 由于锡青铜耐磨性 比较差 考虑到整个升降机 的安全 本案例设计 了一套磨损检测装置 用于检 测螺母磨损量 及时检测磨损的情况 方便 升降机 的维护保养 保证了整个升降机构 的安全性 结构见图 2 其下半部分为在升降机原有 图上 部增加磨 损检测装置 磨损检测装置 主要 包括基 座 检测螺母 滚 针轴承及 加油 系统组成 磨损 检 狈 4 装置基座与原有升降机基座螺栓连接为一体 中间的检测螺母 与检测装置基座通 过滚针轴承连 接 检测螺母与原有铜螺母预 留 6 mm的间隙 基 座下平面与检测螺母下平 面有 2 mm的检测 间隙 检测螺母 为球 墨铸铁 并在 磨损检测装置增 加 了 加油 口 极大地简化了丝杠 的加油工艺 当原有升降机铜 螺母 转动 时 铜螺母受 力驱 动升降平台转动 此时检测螺母不受力 只跟着 丝杠空转 当原有铜螺母磨损量为 8 m m时 其相 对于丝杠整体往下降 B i n 原有螺母跟基座连为 一 体 磨损检测装置基座也相应下 降 m n l 而检 测螺母相对丝杆 的位置不变 此 时只要 检测装 置 基座与检测螺母的相对位置即可 当基座与检测 起重运输机械 2 0 1 3 6 丝 母 r I I 图2 升降机磨损检测装置 螺母齐平时 原有铜螺母磨损量为 2 mm 达到 了 原有铜螺母 的安全磨 损量 应该采取相应 的维护 保养措施 3 结束语 针对特殊升 降载荷条件 下蜗轮丝杠升 降机 的 优化设计 已设 计制造作为 同期研制 的某产 品升 降机构 中的主要部件 并 已随 同升降机一起予 以 成功应用 实际应用结果表明 在该产 品实际使用 过程中 升 降机 内部替代轴承能很好 的