摘要：齒輪，一直以來對其內在質量和表面質量的要求都在不斷地提高。提高齒輪的表面質量一般都是通過拋丸清理實現(xiàn)的，本文講述了一種新型雙工位臺車式齒輪強化拋丸清理機，不僅可一次性有效地對齒輪表面進行清理強化，更是將生產效率提高了一倍。
關鍵詞：齒輪強化；拋丸清理；雙工位

1、前言
隨著我國裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展，對各種裝備的組成零部件的質量要求越來越高，而齒輪是各種機械裝備中不可缺少的組成部分，所以，齒輪的內在質量及表面質量也越來越被各生產廠家所重視，尤其是齒輪的表面質量，因為表面質量不僅決定著齒輪的機械性能及使用壽命，更決定著齒輪傳動的準確性和平穩(wěn)性，以及傳動過程中功率的損失大小。提高齒輪的表面質量一般都是通過拋丸清理實現(xiàn)的，但是，一般類型的清理設備對齒輪進行清理已無法滿足生產率和表面質量的要求，為了進一步提高齒輪的表面質量，研制一種多工位高效率的拋丸清理設備已成為必然。
公司通過多次試驗和改進，已成功地研制出QN3615型雙工位臺車式齒輪強化拋丸清理機，該設備較突出的創(chuàng)新之處就是分別將兩個自轉臺車固定在拋丸室的兩個大門上，通過門軸旋轉來實現(xiàn)臺車進出拋丸室，實現(xiàn)雙工位清理，將生產效率提高一倍。臺車自轉采用變頻調速以實現(xiàn)不同工件(齒輪)以不同的速度進行清理，從而有效地清除齒輪表面的粘砂、氧化皮、油污等附著物，同時對齒輪表面進行強化，提高表面的硬度及韌性，消除內應力，從根本上提高齒輪的質量。
2設備簡介及功能概述
該項目是公司根據(jù)市場需求而確立的，項目確立之后，公司組織專業(yè)技術人員在三十多年設計生產經(jīng)驗的基礎上，吸收借鑒國際先進技術，獨立研制開發(fā)出了技術先進、性能可靠、高效環(huán)保的QN3615型雙工位臺車式齒輪強化拋丸清理機，滿足市場的需求。這種齒輪強化拋丸清理機屬臺車式拋丸清理機范疇，但又比傳統(tǒng)簡單的臺車式拋丸清理機有著很大的技術突破及結構創(chuàng)新，一改傳統(tǒng)的減速機驅動臺車行走進出拋丸清理室的方式，分別將兩個臺車固定在拋丸清理室的大門上，通過大門的開關實現(xiàn)臺車進出拋丸室。當一扇大門帶著裝載著工件的臺車在拋丸室內進行清理時，另外一扇大門在拋丸室外裝卸工件，使生產效率提高了一倍。而且每個臺車都可實現(xiàn)變頻自轉，滿足不同工件的清理需要。
該設備通過高效率的懸臂離心式拋丸器拋出高速彈丸，打擊在齒輪的表面，除去表面氧化皮及其它附著物。齒輪放在可自轉的臺車轉臺上，各個齒輪經(jīng)過多次拋噴丸清理后，表面的氧化皮、雜質、油污及灰塵等均被除掉，使齒輪表面露出金屬本色，同時通過拋丸處理能消除集中應力，使齒輪表面得到強化，提高齒輪的抗疲勞、抗腐蝕性能。另外通過拋丸清理后，能使齒輪表面具有均勻的粗糙度，大大提高齒輪傳動的準確率，減少功率損失。
3主要內容
3．1研制內容
本項目的主要研制內容是研制出兩套先進可靠的工件傳動系統(tǒng)，可以順暢地使大門帶著裝載工件的臺車進出拋丸室，而臺車的較大載重為5t，再加上臺車及大門的自重，要靠怎樣的驅動力及傳動系統(tǒng)才能實現(xiàn)這一功能成了該項目所要攻克的主要難關。為此，研發(fā)小組人員采用減速機一齒輪傳動，將減速機固定在拋丸室頂部，輸出軸裝有小齒輪，與裝有大齒輪的門軸嚙合，門軸與大門連接，臺車固定在大門上，這樣臺車、大門、門軸、大門支撐等就組成了工件傳動系統(tǒng)。
3．2關鍵技術工藝
該項目的關鍵技術工藝就是工件傳動系統(tǒng)的結構工藝和傳動工藝。將臺車固定在大門上，這一突破性的結構創(chuàng)新解決了臺車清理機占地面積過大、能耗高的問題。但是，要采用怎樣的傳動方式才能使大門及臺車在負載的情況下順利自如的開關，是所要解決的關鍵工藝之一。為此，特別設計了兩根高強度門軸。門軸上部裝有大齒輪，與固定在拋丸室頂部的減速齒輪嚙合，由減速機帶動旋轉。門軸與大門相聯(lián)，門軸下端裝有兩個軸承，一個推力球軸承，一個圓柱滾子軸承，既保證了其承載力，又轉動自如。通過控制固定在拋丸室體頂部的減速機來實現(xiàn)門軸的正反轉，實現(xiàn)大門的開關。
4主要技術指標(QN3615型)
(1)一次清理工件的較大尺寸
較大尺寸：φ1700x1500(mm)
(2)拋丸器
型號：Q0338
葉輪直徑：φ420mm
電機功率：22kW
拋丸器數(shù)量：3臺
拋丸量：3x280kg／min
(3)提升機
提升量：70t／h
皮帶速度：>1．2m／s
功率：5．5kW
(4)分離器
分離量：70t／}1
分離區(qū)風速：45m／s
功率：4kW
(5)縱向螺旋輸送器
輸送量：70t／h
功率：4kW
(6)收丸螺旋輸送器
輸送量：2O
功率：2．2kW
(7)臺車機構
臺車載重：5000kg
臺車轉臺尺寸：2000mm
臺車自轉電機功率：3kW
大門開關電機功率：2．2kW
(8)風量
總風量：20000m3／h
清理室：約16000m3／h
分離器：約4000m3／h
風機功率：22kW
(9)總功率：114kW
QN3615型雙工位臺車式齒輪強化拋丸清理機的粉塵排放、噪聲等指標均達到國家有關標準的要求。
5主要功能部件
QN3615型雙工位臺車齒輪強化拋丸清理機主要由拋丸清理室、大門及臺車機構、螺旋輸送器、提升機、分離器、拋丸器總成、維修平臺、供丸系統(tǒng)、地基、除塵系統(tǒng)、電氣控制部分等部件組成(圖1)。
圖1、QN3615型雙T位臺車齒輪強化拋丸清理機外型圖
1．大門及臺車機構2．維修平臺3．螺旋輸送器4．提升機5．拋丸清理室6．拋丸器總成7．供丸系統(tǒng)8．分離器9．基礎10．除塵系統(tǒng)11．電氣控制系統(tǒng)
(1)大門臺車機構
大門及臺車機構即工件傳動系統(tǒng)，由臺車、大門、門軸、大門支撐等組成。將臺車固定到大門上，通過門軸旋轉來實現(xiàn)臺車進出拋丸室，實現(xiàn)雙工位清理，將生產效率提高一倍，并且臺車采用耐磨護板防護，以延長其壽命，臺車自轉采用變頻調速以實現(xiàn)不同工件以不同的速度清理。
(2)拋丸器總成
拋丸室上裝有3臺Q0338型拋丸器總成，可以對通過的工件進行一次性拋丸清理。拋丸器總成由拋丸器、電機等組成(圖2)。
圖2拋丸器總成
本機所用Q0338型離心式拋丸器具有高效、安裝維修方便、占用空間小、能進行左右旋轉等優(yōu)點。葉片在迅速旋轉的過程中靠離心力的作用固定，不需任何固定裝夾具。拆卸八片只需10～20min。
(3)螺旋輸送器
該機的螺旋輸送器分為縱向螺旋輸送器及收丸螺旋輸送器兩種?？v向螺旋輸送器位于拋丸室和密封室的底部，螺旋葉片焊裝在傳動軸上。工作時，輸送器電機通過擺線針輪減速機驅動螺旋軸旋轉，將丸料輸送至卸料口，然后由卸料口流人提升機；收丸螺旋輸送器位于拋丸室外收丸料斗的底部，卸料口與縱向螺旋聯(lián)接，用于收集臺車裝卸工件時散落的彈丸，T作時，收丸螺旋輸送器將臺車上帶出的丸料輸送至縱向螺旋。
(4)提升機
斗式提升機由擺線針輪減速器、上下滾筒、輸送膠帶、料斗、封閉料筒和漲緊裝置組成(圖3)。
圖3提升機結構示意圖
斗式提升機的進料口與橫向螺旋輸送器相連，其出料口與分離器相連。提升機罩殼上設有檢修門，可維修及更換料斗。打開下罩殼上的門蓋，可以維修下部傳動，并且排除其底部彈丸堵塞。本機采用平皮帶傳動。_丁作時，固定在輸送膠帶上的料斗將提升機底部的丸料刮起，同時接收從橫向螺旋輸送器流人的丸料。然后在提升機電機的驅動下，將丸料輸送至提升機頂部，較后靠離心重力方式落料，將丸料輸入分離器螺旋內。
提升機上部設有一套漲緊裝置。當皮帶松馳時，應該調節(jié)提升機上部兩側的調整螺栓，漲緊皮帶，調整范圍為0～100mm。
(5)分離器
本機配置滿幕簾式丸砂分離器。丸料從斗式提升機流人篩筒，丸砂混合物中的雜物(毛刺、釘和芯鐵等)由分離器篩筒內螺旋片帶走。篩筒外螺旋將丸砂混合物沿分離器均布，從而形成滿流幕狀態(tài)，而進入了下面的風選階段。此時，除塵器風機通過分離器抽風孔抽風，將彈丸和金屬氧化皮碎片、破碎彈丸、粉塵有效分離，大顆粒廢料從分離器丸料溢流口流出，細小丸料、粉塵從廢料出口流出，彈丸進入丸料倉進行循環(huán)。
調整分離器的垂直調節(jié)擋板與水平調節(jié)擋板之間的縫口，可以改變布料層的厚度及運動軌跡，并配合調整分離區(qū)的調節(jié)擋板，可獲得良好的分離效果。關于分離器的工作原理請參見圖4。
圖4分離器工作原理圖
1．分離器螺旋2．大顆粒物料卸出管3．調節(jié)板4．一*分離板5．二*分離板6．丸料倉7．電磁閘門8．未分離完全物料9．廢料
(6)通風除塵系統(tǒng)
除塵系統(tǒng)由濾筒式除塵器(HRX54)、離心式高壓風機、管道和排塵煙囪組成。
拋丸清理機工作時產生的含塵氣流經(jīng)過連接管道進入濾筒式除塵器。含塵氣流在旋風體罩殼的作用下形成旋風，大顆?；覊m沉降在灰斗內，帶有小顆?；覊m的氣流經(jīng)濾筒過濾后，通過高壓離心式通風機抽人煙囪向高空排放。排放后的粉塵濃度不高于120mg／m，符合國家環(huán)保局規(guī)定的排放標準。
本設備通過高壓離心風機抽風使室體內形成一定負壓，使工作時產生的粉塵不向室體外飄溢，從而使設備周圍的粉塵濃度低于100mg／m。
(7)電控系統(tǒng)
該系統(tǒng)使用13本OMRON公司生產的可編程序控制器控制，具有手動和自動兩種控制方式，在控制系統(tǒng)中還采用了檢測元件，能夠根據(jù)實際情況進行故障診斷及報警。同時系統(tǒng)具有良好的互鎖、自鎖及安全保護措施，確保了設備和操作人員的人身安全。
6設備清理強化工藝流程
將工件(齒輪)裝在一扇大門的臺車上關閉大門一除塵系統(tǒng)開循環(huán)系統(tǒng)開_÷拋丸器開對齒輪進行拋丸清理強化一清理完畢拋丸器關循環(huán)系統(tǒng)關除塵器關一大門打開卸工件。
一扇大門帶著臺車載著工件在拋丸室內接受拋丸的同時，在拋丸室外另一扇大門的臺車上裝載工件，拋丸室內的工件清理完畢后，另一扇大門帶著臺車載著工件按照上述工藝流程進行工作。已清理完畢的大門臺車在拋丸室外卸工件，生產效率提高一倍。
7結束語
該設備自研制成功后，已在用戶處安裝使用，用戶反映清理效果很好，經(jīng)過清理后的齒輪，表面強度大大增強，更堅固耐用，傳動更精準。隨著我國裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展，齒輪強化拋丸清理機的市場前景十分廣闊。另外，根據(jù)國際市場調查情況來看，國際上對齒輪強化拋丸清理機的需求量也十分大，所以，公司在穩(wěn)踞國內市場的同時，力拓國際市場，為雙星機械更好的走向世界邁出堅實的一步。
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