翻轉機在磨削拋丸清理輸送輥道中的應用

2020-03-28 11:24
摘要:介紹了鑄件清理車間中翻轉機的設計,並闡述翻轉機工作過程與關鍵部件的設計與選用細節,以及該設備的特點與應用範圍。

  工件落砂後,由輥道輸送到清理車間,在清理車間中有諸多工序需要完成,例如,把工件上的澆口、飛邊及毛刺清理幹淨,然後進行拋丸、倒丸等一係列動作,工人在對工件清理內腔、外腔時需要把工件進行倒置,可是大部分的工件都很笨重,小則幾十公斤,大則幾百公斤,如果單單依靠人工加上電動葫蘆進行吊起、翻轉、放下,這不僅僅費時、費力,效率低下,且安全性還得不到保障,並且,由於鑄造廠產品多樣化,鑄件的種類繁多,長寬高低各不相同,為此,設計出能滿足輥道在線翻轉的翻轉機顯得尤為重要。本文簡要介紹一種能適應中大件缸體翻轉的設備。

1、翻轉機的工作環境:
 經過磨削機磨削後的缸體、缸蓋在機動輥道中輸送到人工清理隔間中進行清理,缸蓋就在輥道上麵清理,缸體經過電動葫蘆吊離輸送輥道,放在清理打磨平台上麵清理,等缸體與缸蓋都人工清理完成後,經過機械手拋丸機進行拋丸處理,再通過輸送輥道進行人工吹清工序,把裏麵的鋼丸與餘砂吹幹淨,接下來用翻轉機進行翻轉,由於缸蓋重量比較小,不需要翻轉機進行翻轉,而缸體鑄件比較重,必須通過翻轉機翻轉後以便檢查鑄件內腔質量,如果合格後進入下到工序。
 本設計的翻轉機結構如圖 1 所示。 圖 1 	翻轉機結構簡圖
圖 1  翻轉機結構簡圖 2、翻轉機的工作過程:
 翻轉機的整個工作過程為自動控製,不需要人工進行幹預,其工作過程如下。當缸蓋通過時,由於其高度比較低 ( 高度為 109~145 mm), 所以當缸蓋進入翻轉機內置輥道時 , 其缸體檢測開關(圖 1 件 4,開關距離輥子上表麵為 220 mm)檢測不到 , 所以翻轉機沒有翻轉動作,隻是內置下層輥 道(圖 1件 6)持續運行,使得缸蓋通過輸送到了下個機動輥道;當缸體進入翻轉機內置下層輥道時(缸體的高度範圍為 380~570mm),並且缸體到位檢測開關(圖 1 件 5)檢測缸體到位時,內置下層輥道停止運轉,此時壓緊機構處於上位,由兩台氣缸(圖 2 件 3)驅動的壓頭沿著安裝在輥道上的導槽把缸體壓在輥道上,然後由翻轉電機帶動綁在輪圈上的鏈條,使得輪圈旋轉,當旋轉 180°時,此時壓緊機構處於下位,由壓緊裝置上的出口節流閥(圖 2 件 2)緩慢排氣,壓頭緩慢下降,將工件緩慢放置在內置上層輥道(圖 1件 8)上,由輥道驅動電機把缸體輸  4出 , 等缸體離開翻轉機後 ,翻轉電機再逆向旋轉使翻轉機構逆向旋轉 180°,恢複初始狀態,完成一個工作循環。
圖 2 	翻轉機結構簡圖(側麵)

圖 2  翻轉機結構簡圖(側麵)

3、關鍵部件的設計選用:   該翻轉機的核心部件是翻轉電機。如果電機選擇過大無疑是浪費資源;選擇過小,電機不僅超負荷運轉降低壽命,而且還影響整條線的工作節拍與效率。翻轉電機是通過驅動纏繞在輪圈上的鏈條來實現對翻轉機構進行翻轉的,先後經過開始、加速、勻速、減速、停的過程,首先需要計算輪圈及其一起轉動的零、部件的轉動慣量 J,由公式 J=  可以求得轉動部分的總轉動慣量,由於篇幅有限,在這裏就不一一贅述計算細節。根據《機械設計手冊》上計算轉動慣量的公式,得出翻轉部分的各個主要零、部件的轉動慣量:   輪圈轉動慣量 J1=174 kg·m2,輪圈上下輥道框架 J2=28 kg·m2,輥子轉動慣量 J3=40 kg·m2,夾緊機構轉動慣量 J4=63 kg·m2,輪圈間的橫梁轉動慣量 J5=20 kg·m2,內置輥道驅動電機轉動慣量 J6=5kg·m2,缸體平均轉動慣量 J7=49.5 kg·m2。由此可得總轉動慣量 J=379.5 kg·m2。   翻轉速度為 n=5 r/min(即 ω=0.523 r/s), 即 6 s翻轉機旋轉 180°, 假設電機啟動時間為 0.2 s,則角加速度為 α=2.62 r/s2。由動力學中動量矩公式 M=Jα 可得,所需的扭矩為 994.29 Nm, 計算功率為 0.52 kW, 考慮到電機選型 , 放大 1.2 倍的安全係數 , 最終選擇電機為 0.75kW,電機轉速 n=57 r/min,帶抱閘的電機。   4、翻轉機的特點與優勢:   (1)翻轉裝置至於頂端,大大方便了設備安裝和維修,鏈輪鏈條部位采用鏈罩防護,能安全有效避免危險發生;   (2)內置上、下層輥道與大輪圈通過支座連接的安裝方式,有效的降低了大輪圈的加工難度,提高了安裝精度,並且通過支撐輪組與壓輪組作用,保證了翻轉機的翻轉機構在驅動的作用下平穩運行;(3)壓緊機構的平穩性。由單電磁閥驅動雙氣缸同時動作,保證氣缸壓頭同時壓下,避免不同步   造成缸體的傾翻;此外,當翻轉機氣缸壓頭處在下位,托舉缸體緩慢放下時,在氣缸尾部通過安裝出口節流閥,可以調節氣缸尾部排氣速度,從而保證缸體被平穩放下,避免造成缸體快速下落的情景;(4)鏈條的有效使用。經過鏈條傳動的輪圈在驅動電機的帶動下,平穩運轉,鏈條傳動機構結構   簡單,維修方便,可以適應工作條件惡劣的環境,避免了大齒輪套在大輪圈上那種又貴又不適合惡劣環境的傳動方案;在翻轉機構內置的上、下兩層輥道中,驅動電機帶動兩根鏈條,每根鏈條驅動一層輥道,比傳統的電機驅動輥道節省了一台電機,且結構緊湊,布局合理。   5、結語:   該翻轉機目前已經在多個鑄造廠項目上使用,應用效果非常理想,人工幹預程度為零,故障率極低,保養方便,且能夠滿足翻轉工序的節拍需求。該設備能有效取代工人原先通過吊具翻轉缸體的工序,並且提高了翻轉作業的安全性,擴大了翻轉機的使用範圍,滿足鑄造線的自動化運行。隨著清理車間機械自動化的不斷進步,翻轉機能大大提高清理輸送線上的工作效率與穩定性。