二十吨棒材双链拉伸机机械传动设计

金属的拉伸或称拉拔, 是金属压力加工生产中的加工方法之一。即对实心或空心金属坯料施以拉力, 使之通过较其外形尺寸为小的模孔, 以获得所要求的制品。当采用不同尺寸形状的实心坯料和与其相应的模子时, 可以获得不同尺寸的线材、棒材和型材;当采用不同尺寸形状的空心坯料和模子时, 则可以获得不同尺寸的空心导线、管材和异形管材。

拉伸机是管棒加工的主要设备之一。它适合于多品种、大批量的制品生产。可以拉制横截面极小长度极大的产品。如可拉伸直径为0.01毫米的线材以及小尺寸的针管、毛细管等。而这些小尺寸的线材和管材用其它方法是无法加工的。拉伸设备其产品的尺寸精度和表明质量好, 故一般多用于冷轧制品的最后精整工序, 以获得各种规格的成品。生产率较高。

拉伸机的主要特点是结构简单、制造和维修容易、投资少、产量高。拉伸机按拉出制品的形式可分为直线拉伸机和圆盘拉伸机。直线拉伸机一般又称为拉床, 按其传动特点可分为单链条式、双链条式、液压式等。

目的:

二十吨棒材双链拉伸机是为满足我公司铜及其合金棒材加工之用。

1 确定方案

1.1 拉伸方式

二十吨棒材双链拉伸机拉伸速度最大500mm/s, 拉伸力20吨, 最大棒料直径达Φ45mm, 有效拉伸长度为6米, 采用双链条, 分大小链条。拉伸小车与大小链条为固定式联接。拉伸小车运行采用主电机正反转形式控制。

1.2 理料方式

将要控制的棒料吊到放料架上, 人工理料到拉伸机上料辊道上的V型送料辊上, 将棒料送入到拉伸模孔内, 启动电机反转使小车运行到床头, 通过气源使小车钳口板牙自动夹紧棒料, PLC延时电机正转将棒料拉出模孔。卸荷后, 主电机自动停止, PLC延时电机反转小车自动返回至床头拉伸第二根棒料。重复上述操作即可正常生产操作。

1.3 润滑方式

当拉制棒料需要润滑时, 启动乳液泵按钮, 乳液泵开始运转, 当润滑液输入到拉伸机模孔前的棒料上时实现润滑。拉制过程开始时, 润滑系统同时开始工作, 拉制过程停止时, 润滑系统停止工作。该系统可自行成循环。

2 传动设计

二十吨棒材双链拉伸机由床头总成、轨道、C型架、拉伸机小车、尾座、拉伸机上料辊道、传动部分、润滑装置、电控系统等组成。

2.1 床头总成

主要结构采用Q235-A厚钢板焊接制成, 这是因为Q235-A厚钢板焊接结构较之铸造结构具有强度高和刚度高, 重量轻, 生产周期短以及施工简便等优点。床头总成工作时要承受模座的拉伸力, 拉伸小车的缓慢撞击力以及小链条的导向力。还要承受来自地脚螺栓等各种惯性力以及紧固各零部件的预紧力, 故机体必须具有足够的强度和刚度。采用焊接机架能够满足以上要求。

2.2 床身结构

床身主要由导轨支撑, 链条支撑和C型架组成。主要结构也采用Q235-A厚钢板焊接制成, 中部由三个长2.4米的导轨支撑和链条支撑组成, 两端各由一个长1.4米的导轨支撑和链条支撑组成, 各导轨支撑和链条支撑之间由四个C型架联接组成长10米的床身。在C型架的斜面上安装有尼龙板, 利用此斜面滑料, 从而实现自动落料, 省去了拨料机构, 使卸料快而可靠

2.3 主传动部分

主传动部分由尾座, 减速机、电动机和两种齿形联轴器组成。尾座同样采用Q235-A厚钢板焊接制成。

(1) 主传动电机功率确定。

根据拉伸力20吨, 拉伸速度0～500mm/s, 取最高拉伸速度尾500mm/s确定主传动电机功率为:

主动链轮所需功率:

各级传动效率总和取0.75, 主电机所需功率为

由以上得知主电机功率在133k左右即可。现根据一台旧的160kw直流发电机经改制后可当做一台148kw的直流电机使用, 故主电机选取此电机, 电机转速为1400r/min。

(2) 减速机确定。

主动链轮选z=1 1个齿, 链条节距为t=125mm

分度圆直径d=t÷sin (180/z) =443.68mm

主轴转速 (即主动链轮分度圆直径的线速度决定主轴转速)

主轴转速:n=60v/πd=21.52r/min

传动比:i=1400/21.52=65

由以上计算的传动比i=65和ZSY减速机产品的承载能力, 接近的传动比有56、63、71;ZSY500型的太浪费, ZSY400型的传动比63、71的承载能力小了点, 而ZSY400型的传动比56的承载能力能满足二十吨棒材拉伸机的设计要求。故减速机选取ZSY400-56-Ⅱ型硬齿面减速机。

2.4 拉伸小车

拉伸小车采用Q235-A厚钢板焊接制成。钳口端板采用45号钢制作镶嵌在小车框架内。钳口夹紧采用气缸气压推动夹紧弹簧复位。拉伸小车不用挂钩, 而是通过平衡梁用链条联接悬挂在床身导轨支撑的导轨面上。这样可以克服两条链条的弹性伸长不一, 链条与链轮的制造、安装误差而引起的拉伸中心线偏斜和小车运行不平稳。小车运行拉伸分点动拉伸、连续拉伸、自动停车;返回分自动返回、点动返回、连续返回。

2.5 拉伸机上料辊道

拉伸机上料辊道上装有7个V型辊结构, 在高度上能实现微量调整能够方便地调整不同产品规格的拉伸要求。理料配以合适的料架进行人工理料到拉伸机上料辊道上。

3 保护措施

分链条保护和拉伸保护, 链条保护是在链条张紧装置上设置断链保护措施, 当发生断链时拉伸机会立即停车。拉伸保护是在拉伸超过拉伸极限位置时拉伸机立即停车。

4 设计总结

由以上自行设计的二十吨棒材双链拉伸机可以看出, 由于采用了可逆的直流电机驱动, 同以往的单链拉伸机相比, 省去了小车返回机构, 拉伸小车在两横梁之间进行, 且有滑板限位, 能保持拉伸中心线与拉伸机的中心线一致, 保证了拉伸过程能高速、平稳进行。提高了产品的尺寸精度、表面质量和平直度。在拉伸小车上设有缓冲装置, 可以吸收, 减小拉模结束瞬间管材向前的冲击力, 避免了拉伸后管材头部的弯曲。由于采用双链, 每根链条只承受总拉伸力的一半, 故对中、小吨位拉伸机可采用标准链条, 降低了成本且便于维修。同时, 由于采用了C型架斜面自重下料和传动链在拉制线的同一水平面内牵引小车, 克服了以往单链拉伸机拉伸后制品直接掉落在床身上引起表面损伤, 且拨料机构经常出故障, 制品表面容易擦伤现象。此双链拉伸机大大简化了设备结构、且工作性能平稳、产品质量好。

摘要：设计的二十吨棒材双链拉伸机, 由于采用了可逆的直流电机驱动, 同以往的单链拉伸机相比, 省去了小车返回机构。同时, 由于采用了C型架斜面自重下料和传动链在拉制线的同一水平面内牵引小车, 大大简化了结构、工作平稳、产品质量好。

关键词：二十吨,双链,拉伸机