[doc] 铝箔分切机Φ405mm双支撑气动卷取胀轴的结构设计

[doc] 铝箔分切机Φ405mm双支撑气动卷取胀轴的结构设计 铝箔分切机Φ405mm双支撑气动卷取胀轴 的结构设计 《铝加工》设备与工程2002.Vo1.25.?3 铝箔分切机405mm双支撑气动 卷取胀轴的结构设计 王智江江开伦 (西南铝业集团有限责任公司铝箔厂重庆西彭40I326) 摘要:介绍铝箔(2j405mm;W~.支撑气动胀轴的工作原理,结构设计及 技术特点. 关键词:铝箔;胀轴;轴向力;径向力;活塞 TheStructuralDesignfor405mmCutting MachinewithDoubleSupportPneumatic RewindExpandAxleofFoilDividing WANGZhi—jiangJIANGKai-lun (Southwestaluminium(group)CO.,ltd.ChongqingXipeng401326) Abstract:Thispaperintroducedworkingprinciple,structuraldesign,technic alcharacteristicsof(2j405mmcutting machincwithdoublesupportpneumaticrewindexpandaxleoffoildividing. keywords:foil;expandaxle;axialforce;radialforce;cockstopper 前言 随着我国铝加工工业的不断发展,铝箔生产设 备的结构设计和制造技术有了很大的进步.但是, 在铝箔分切机卷取胀轴方面.目前国内的直径大于 l50ram的铝箔双支撑气动卷取胀轴,还是采用传 统的气囊式胀轴(见图1).该胀轴的特点是结构简 单,制造容易,但是该胀轴在生产过程中会出现一 些无法克服的缺陷.主要 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现如下: (1)由于胀块和卷芯内壁的接触面积很小,使 用纸卷芯或强度较差的其它卷芯时会使卷芯变形, 收稿日期:2OOl一1l—l2 作者简介:王智江(1967一).男,四川省双流县人,工学学士, 工程师. ? 44? 影响正常卷取. (2)由于全部气囊互相连通和气体的可压缩性 ,铝箔卷材的轴心线在重力和外力的作j{jF极易偏 离胀轴轴心线,使胀轴在工作时产生周期性跳动, 在卷径和卷材重量较大时,此问题将会变得更加严 重,因此通常只能采取大幅降低机列速度的方法来 减轻它的影响. (3)卷取过程中,只要有一根气囊破裂,全部 气囊将因泄气而无法工作,使铝箔卷材因卷径过小 而造成废料. 为此,我们针对气囊式胀轴生产过程中无法解 决以上的问题,重新设计了铝箔分切机405mm 双支撑气动卷取胀轴. 2002.Vo1.25.N9.3设备与工程《铝加工》 技术参数 胀轴是铝箔分切机上的关键设备之一.它的好 坏直接影响着铝箔卷材的分切质量,其中包括容易 造成的卷材边部翘边,塔形,振纹,错层等质量缺陷 l铝箔卷材2卷芯3胀轴主体4气囊5复位弹簧6胀块 图I气囊式胀轴 图2为铝箔j2『405mm双支撑气动卷取胀轴的外 形及工作图,其主要技术参数:(1)胀轴正圆直径 为405ram;胀轴胀开直径为409mm(最大);胀轴 收缩直径为397mm(最小);(2)速度为l20rpm(最 大);(3)压缩空气为700kPa;(4)使用卷芯规格: 宽度为1500mm(最大);内径为405?2mm;(5)卷 重为3800kg(最大). 2主要结构及其工作原理 该胀轴主要由轴向移动的活塞体,胀轴主体,胀 缩滑块,扇形块,复位机构,两端轴头及充气装置组 成(图3).活塞体从充气的非传动侧气腔中获得轴 向推力,通过T形块把推力传递给下滑块,由上下 滑块的摩擦斜面转变为上滑块的径向推力,从而推 动扇行块形成胀轴胀开.相反.胀轴传动侧气腔充 气后,下滑块会向非传动侧移动,扇行块将在复位 机构中蝶形弹簧的推动下回缩.下面分别叙述各部 件的结构和作用. 1 l 1轴承座2联轴器3轴承4铝卷材5胀轴6气管 图2胀轴外形及工作图 l传动侧轴头2气嘴3o形密封圈4组合密封和支撑环5上滑块6下 滑块7胀轴主体8活塞体9T形块lO旋转供 气嘴1l扇形块l2弹簧套l3碟形弹簧l4导向螺钉l5非传动侧轴头 图3胀轴结构图 ? 45? 《铝加工)设备与工程2002,Vo1.25.?3 2.1活塞体 活塞体由组合密封,支撑环,T形块等组成,装 入胀轴主体中,它在胀轴主体中可以作轴向滑动. 当气体进入胀轴两气腔中的任一气腔时,活塞体就 会被轴向推动,从而带动T形块轴向移动. 2.2胀轴主体 胀轴主体是整个胀轴的最重要的构件,它支撑 着整个胀轴的重量,同时支撑着铝卷材的重量,它 两端内壁是组成胀轴气缸的气缸筒,活塞体在它内 部轴向滑动,同时胀轴主体两端连接轴头,外部沟 槽是胀缩滑块的导向槽及支撑体.选用刚性较好且 不易锈蚀的材料制造. 2.3胀缩滑块 胀缩滑块由上滑块和下滑块组成,上滑块和下 滑块的摩擦面与轴心线成一个角度a,当非传动侧 气腔充气时,活塞体通过T形块带动下滑块向传动 侧方向作轴向移动,下滑块的斜面和轴头端面合力 迫使上滑块作径向移动,带动扇形块形成胀轴的胀 开.上滑块和下滑块都开有润滑油槽和润滑油孔, 它给各摩擦面提供润滑油脂,同时,润滑油脂在离 心力的作用下,自动对各摩擦面的润滑油脂进行补 充. 2.4扇形块 扇形块的外圆表面直接接触卷芯的内壁,另外 的两平面和上滑块的两表面形成摩擦副,当上滑块 作向外径向移动时,该摩擦副两表面传递作用力, 使扇形块向外胀开.同时,扇形块也是复位机构的 支撑体. 2.5复位机构 复位机构由弹簧套,碟形弹簧,导向螺钉等组成 ,当传动侧气腔充气时,活塞体通过T形块带动下 滑块向非传动侧方向作轴向移动,碟形弹簧将通过 弹簧套推动扇形块向内收缩,使胀轴外径缩小,脱 开卷芯内壁,为卸卷留下较大的间隙.胀轴工作时 ,弹簧套也是胀轴主体和扇形块之间的转距传递者 ,因此,对弹簧套的材质,性能,表面都要作特殊要 求. 2.6轴头和充气装置 两轴头上0形密封圈的端面和胀轴主体内壁,活 塞体组成两个气腔,两轴头上各安装一个充气嘴, 非传动侧轴头气嘴接一个旋转接头,胀轴工作时它 一 直给胀轴充气,以保证胀轴不会因震动或其它原 因缩回,避免了扇形块和卷芯内壁可能产生的松动 ? 46? 3几个主要参数的计算 3.1上下滑块摩擦斜面与轴心夹角a的确定 由于胀轴胀缩时主要摩擦力集中在上下滑块间 的摩擦面和下滑块与胀轴主体的摩擦面,所以忽略 其它影响较小的摩擦力和下滑块的重量,主要分析 上下滑块间的摩擦面和下滑块与胀轴主体的摩擦面 的摩擦力(见图4).当胀轴套上卷芯胀开后,气缸 卸压,由于卷芯的张力和弹簧回复力的作用,通过 扇形块传递给上滑块一个压力N,该压力又被上滑 块传递给下滑块,使下滑块产生一个向右滑动的趋 势. \\ ,//r,, 一一f2 ?,—,}/i /\\r ,Ht l胀轴主体2下滑块3上滑块 图4下滑块受力分析 l胀轴主体2下滑块3上滑块 图5胀轴胀开时下滑块受力分析 下滑块所受水平方向合力(向右为正): ZF一NIsina—flcosa—f2………(1) 由ZFy—N一(NIcosa-J-fIsina)一0 得Nl一(N--fIsina)/cosa………(2) fl----uNI………(3) 2002.Vo1.25.N93设备与工程《铝加工》 f2一uN………(4) (2)(3)(4)代入(1)得: ?F一NEtga(1一.)一2,u]/(“tg”+I) ……… (5) 式中:LII下滑块两个相同摩擦副的摩擦系数 ;N.一上滑块和下滑块斜面正压力;N一胀轴主体 对下滑块的支撑力(上滑块的径向胀力);f一上滑 块和下滑块斜面的摩擦力;f一下滑块和胀轴主体 的摩擦力.由(5)式可知,n的取值在0,45.问,当 tgc’>2/(1一)时,?F>oB~,下滑块将不能自锁 ,会向右移动;当tgc’<2/(1一)时,下滑块将 能自锁,但ZF数值将随着f.t的减小而负增大(此时 即摩擦阻力变大).它将消耗活塞体提供的动力, 并且容易造成胀轴卡死.因此合适选择u角度将会 更有利于胀轴的使用.值可参照表l选用. 表l滑块摩擦副材料及摩擦系数 无润滑时摩擦系数有润滑时摩擦系数序号摩擦副材料 l钢一钢0.15.0.1,0.12. 2钢一钢0.10.05,0.1 3钢一软钢0.20.12,0.2 4钢一黄铜0.190.03 注:带*的为静摩擦系数 3.2活塞直径和气源气压的确定 胀轴收缩时,活塞体向下滑块提供的轴向力T, 大于一ZF,即: Tl>一N[tga(1--p.)一2]/(tga+1) ……… (6) 由图5可知,胀轴胀开时,活塞体向下滑块提 供的轴向力 T2>Nlsina+FIcosc’+f2………(7) 由Z;F,=NIcosc’一fIsjnc’一N=0,得Nl一(N+fl sina)/eosa,fl=Nl,fz=N,代入(7)中得: T2>N[tga(1-)+2]/(1--latga)………(8) 由于c’的取值在0,45.间,(8)式的值大于(6) 式值,所以胀轴胀开时活塞体向下滑块提供的轴向 力大于胀轴收缩时活塞体向下滑块提供的轴向力. 为了制造方便,让胀轴两侧气腔活塞直径相同,只 用分析胀轴胀开时活塞体向下滑块提供的轴向力T 的气压. T,一(D/2)(P/n)………(9) 将(9)式代入(8)式得: P>4nN[tgn(1一LI)+2u]/[D.(1一tgn)] ……… (10) 式中:一下滑块两个相同的摩擦副的摩擦系 数;N一上滑块和下滑块斜面正压力;N一胀轴主 体对下滑块的支撑力(上滑块的径向胀力);ff一上 滑块和下滑块斜面的摩擦力;f2一下滑块和胀轴主 体的摩擦力;T一胀轴收缩时活塞体向下滑块提供 的轴向力;T一胀轴胀开时活塞体向下滑块提供的 轴向力;D一活塞直径;P一空气压力;N一下滑 块条数. 由(10)式可知,当上滑块需要的径向力N(即 胀轴的胀开力)一定时,活塞直径D越大,所需要 的空气压力就越小.为了让空气压力P的值在通用 工业气源范围内,在不影响胀轴主体强度的情况下 ,尽可能扩大活塞直径D的尺寸. 4技术特性 (1)采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 密封件,标准蝶形弹簧,标准螺 钉等标件,方便以后的维护和备件管理. (2)采用滑块摩擦表面镀铬和激光打花工艺, 降低滑动摩擦表面的摩擦系数. (3)采用通用的工业气源. (4)扇形块和胀轴主体刚性支撑,能够保证卷 芯和胀轴保持良好的同轴度,消除了因为卷芯和胀 轴不同心产生的跳动.同时,扇形块和卷芯问强大 的摩擦力防止了卷芯串动. (5)由于该胀轴有自锁性,即使有一定的漏气 ,也不会对卷取产生大的影响. 5结束语 该胀轴具有良好的机械特性,解决了传统气囊 式胀轴多个无法解决的问题,大大提高了铝箔产品 分切质量.同时,该胀轴新颖的结构设计,为铝箔 气动胀轴的设计提供了一个崭新的思路.在我国发 展中的铝加工业中值得推广. ? 47?