數(shù)控沖槽機(jī)的質(zhì)量平衡裝置

吳麗霞，楊元軍

（1.齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

0 引言

數(shù)控沖槽機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件所產(chǎn)生的不平衡慣性力將在運(yùn)動(dòng)副中引起附加的動(dòng)壓力。這不僅會(huì)增大運(yùn)動(dòng)副的摩擦和構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力，而且會(huì)降低機(jī)械效率和使用壽命。因此機(jī)械平衡裝置在數(shù)控沖槽機(jī)設(shè)計(jì)中具有特別重要的意義。

目前數(shù)控沖槽機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)工作中機(jī)械振動(dòng)非常嚴(yán)重，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，噪聲很大。如圖1 所示，其平衡裝置加在了連桿一端，只平衡了滑塊和部分連桿的質(zhì)量，曲柄偏心部分并沒(méi)有得到平衡，因此，其運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)噪聲大。

圖1 改進(jìn)前結(jié)構(gòu)圖

1 平衡裝置的改進(jìn)

為克服上述不足，本文所述實(shí)用新型采用質(zhì)量平衡法，如圖2 所示，將質(zhì)量平衡裝置加在曲柄偏心的相反側(cè)，這樣配重1 既能平衡滑塊和連桿的質(zhì)量又能平衡曲柄的質(zhì)量。

圖2 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)圖

如圖3 所示，m3和m4作固定角度擺動(dòng)，當(dāng)連桿和滑塊繞固定支點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)，可以看成他們的運(yùn)動(dòng)能夠互相抵消一部分。如果能夠求出其未抵消的那部分質(zhì)量，也就是本文所求的需要平衡的質(zhì)量。

圖3 改進(jìn)后計(jì)算示意圖

經(jīng)過(guò)分析，以曲柄連桿的一個(gè)極限位置進(jìn)行受力分析，并以曲柄連桿所在的直線為y 軸，垂直它的軸線為 x 軸。因?yàn)?m1、m2、m3受力情況基本一樣，慣性力也基本一致，統(tǒng)一稱它們?yōu)榍B桿部分。同理m4、m5也統(tǒng)一稱為滑塊部分。由圖可知，該機(jī)構(gòu)大部分質(zhì)量在y 軸上，x 軸上的質(zhì)量很小且可平衡一部分，因此x 軸質(zhì)量可以忽略。現(xiàn)以y 軸質(zhì)量做動(dòng)平衡分析如下。

滑塊部分 y 軸質(zhì)量：mY1=（m4+m5）cosβ

曲柄連桿部分 y 軸質(zhì)量：mY2=（m1+m2+m3）cosα

由此計(jì)算需要配重的質(zhì)量G：

式中：G——配重質(zhì)量；

m1——曲柄質(zhì)量；

m2——連桿質(zhì)量；

m3——擺叉左部分質(zhì)量；

m4——擺叉右部分質(zhì)量；

m5——滑塊質(zhì)量；

L1——擺叉右側(cè)長(zhǎng)度；

L2——擺叉左側(cè)長(zhǎng)度；

α——連桿與擺叉中心角度；

β——連桿與滑塊中心角度。

2 實(shí)施方式

本文所述配重的連接方式舉例說(shuō)明如下。如圖4 所示，配重 1 通過(guò)螺釘 4 和連接板 5 與曲柄 2 連接，通過(guò)鍵3 與曲柄實(shí)現(xiàn)角度控制，即保證所有配重質(zhì)量均在曲柄偏心的相反側(cè)。這只是實(shí)現(xiàn)該方案的一種辦法，經(jīng)過(guò)實(shí)踐還有其他連接方法，只要保證所有配重質(zhì)量均在曲柄偏心的相反側(cè)就可以，在此不一一列舉。

圖4 改進(jìn)后配重和曲柄的連接方式示意圖

通過(guò)以上質(zhì)量平衡方法，公司生產(chǎn)的JK91-32型沖槽機(jī)最高生產(chǎn)率達(dá)到300min-1，依然非常平穩(wěn)，且噪聲很低，改善了機(jī)床各個(gè)零部件的工作性能，得到了用戶好評(píng)，具有很高的推廣價(jià)值。

[1]何德譽(yù).曲柄壓力機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

[2]鍛壓技術(shù)手冊(cè)編委會(huì).鍛壓技術(shù)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1988.

[3]機(jī)械傳動(dòng)及曲柄壓力機(jī)編寫組，編.機(jī)械傳動(dòng)及曲柄壓力機(jī).北京：人民教育出版社，1978.

[4]陳立周，等.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海：上?？萍汲霭嫔?，1987.

[5]姜 琪，主編.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，1991.

[6]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.