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M815型吊挂式抛丸清理机平衡导向轮的结构改进

作者:亚美体育 发布时间:2015-08-17点击:
摘要:表面抛丸处理是13#车钩、钩舌、钩尾框等铸造零部件在生产过程中必不可少的一道工序。M815型吊挂式抛丸清理机平衡导向轮结构设计方面存在的缺陷,给生产部门的使用带来极大不便。从抛丸清理机平衡导向轮的内部结构、使用环境等方面分析问题产生的原因,提出合理改进措施,以有效减少设备故障,提高生产效率。

0、引言:
    M815型吊挂式抛丸清理机是河北保定斯潘赛公司生产的一种抛丸清理设备,主要用于对铁路车辆13"车钩、钩舌、钩尾框等铸造零部件进行表面抛丸处理,以清理残余型砂,提高零件表面强度,减少裂纹的产生。在实际生产过程中,由于设计方面的原因,其平衡导向轮在使用时经常发生故障,打乱了高效的流水生产过程节奏,影响生产效率。为此,对M815型吊挂式抛丸清理机平衡导向轮结构进行改进很有必要。
 
1、设备构成及工作原理:
    M815型吊挂式抛丸清理机主要由清理室、抛丸器、回转机构、吊钩、叉道轨道、电器系统、电控柜及润滑系统等组成,其结构如图1所示。
图1抛丸清理机结构示意图
图1抛丸清理机结构示意图
 
    当工件被装到挂钩之后,由两个分别装置在人字型叉道轨道上面的走行电葫芦悬挂,先后交替进入抛丸工作清理室。然后在由一台电机驱动的吊钩回转机构作用下,通过吊钩上的摩擦轮与该机构的主动轮在抛丸位置啮合,使吊钩和工件均匀旋转。在清理室一侧外壁上装有两台Ø350mm的曲面直联抛丸器,分丸轮将进丸管提供的丸料均匀地分配给定向套窗口,由高速旋转的叶轮产生的离心力将从窗口流出的丸料射向工件,从而对工件进行充分清理。清理室的室体是由型钢和6mm厚的钢板焊接而成。抛丸器的位置设计,保证了丸料抛射流最大限度地集中抛向工件,而使室体磨损最小。根据被处理工件的需要,调整定向套窗口角度,可以改变丸料的抛出方向。平衡导向轮在整个过程当中对电葫芦走行机构起导向作用的同时,更主要的是起到防止悬挂机构产生摆动、保证运行平稳的作用。
 
2、结构设计缺陷分析:
   在原设计中,为了保证挂满工件的悬挂机构在人字型叉道走行平稳,减小冲击和摆动,并避免工件从挂钩脱落引发人身事故伤害等,设计人员在人字型叉道顶端设置了平衡导向轮及轨道槽钢机构。增加的平衡导向轮及其走行轨道机构,将原电葫芦的单点悬挂结构变为两点悬挂机构,最大限度地限制了吊钩摆动的自由度,其结构如图2所示。
图2抛丸清理机导向轮结构简图
图2抛丸清理机导向轮结构简图
   分析平衡导向轮的结构,存在以下设计缺陷:

2.1、密封条件差:
   铸件在抛丸的过程中,不可避免地存在残余的型砂,在丸料的作用下型砂会变成细小的粉尘。当机器的除尘系统作用效果变差或清理室发生轻微破损时,高速飞溅的丸料和粉尘的混合物就会从清理室飞出散落到槽钢轨道内,细微的粉尘颗粒则会进入平衡导向轮与轮轴的间隙中,加剧磨损;然后粉尘会进入轴承内部,导致平衡导向轮内部轴承停止转动后失去作用。

2.2、轴承容易断裂:
   在正常工况条件下,吊钩频繁进出清理室时,平衡导向轮在曲线轨道内不断往复运动。其内部轴承所受载荷主要是垂直于轨道切线方向的轴向载荷。当悬挂机构发生摆动时,平衡导向轮所受载荷也为垂直于人型轨道切线方向的轴向载荷。当槽钢轨道内积有灰尘和散落的丸料时,平衡导向轮所受的力则变得更加复杂,主要为径向与轴向结合的交变载荷。其受力简图见图3、图4。厂家设计人员在本结构设计之初对轴承选型时有疏漏之处,选用的是超轻薄系列型号为7000104的单列向心球轴承,厚度仅为8mm。而对于单列向心球轴承而言,是不能够承受轴向力的。在实际发生的平衡导向轮故障中,绝大部分是因轴承断裂而产生的。
图3 平衡轮导向工况简图
图3 平衡轮导向工况简图

3、改进措施:
   改进之初,我们试图采用与7000104轴承内外径尺寸相同、厚度较之大4mm 的型号为 104的单列向心球轴承代替原轴承,但新轴承还是很容易发生断裂,而型号为204的单列向心球轴承的外径太大,没有足够的安装空间。考虑到平衡导向轮在弯道内行进,内部轴承需要一个合适的调心量,使得平衡导向轮既不失去导向的作用,也不丧失平衡的作用。通过对实际工况的综合分析,结合日常积累的工作经验,我们对平衡导向轮的结构进行了改进,如图 5所示。
图4导向轮平衡工况示意图
图4导向轮平衡工况示意图
图5抛丸清理机导向轮改进后结构简图
图5抛丸清理机导向轮改进后结构简图
   改进后,平衡导向轮具有如下优点:
(1)平衡导向轮内部轴承选用型号为51104的推力轴承与型号为30204的圆锥滚子轴承组合,大大提高了平衡导向轮承受轴向载荷的能力。
(2)增加了两级调整机构,轴端压盖与轮端盖螺母两级调整。当轴承因为长时间磨损产生过大间隙时,就可以进行简单方便的调整,保证轴承间隙能够一直保持在理想的状态,为平衡导向轮提供一个大小合适的微量调心。
(3)提高了密封效果。改进后的结构增加了骨架式密封圈,通过骨架密封圈良好的密封性能阻断粉尘进入轴承内部的通道,使得润滑油脂不易变质和老化,从而使轴承得到很好的润滑效果。
4、改进后的运用效果:
   改进后的平衡导向轮机构在实际的工作中发挥了很好的作用。从2008年1月安装试验起,至 2009 年 6 月,共计17个月的时间只进行过一次轴承间隙的调整,没有再发生平衡导向轮故障。M815型吊挂式抛丸清理机运行稳定,极大地提高了生产效率。

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