帶傳動在龍門刨床改造中的應用

王玉玲

（太原工業(yè)學院，山西 太原 030008）

0 引言

在機械加工中，龍門刨床主要用來加工大平面，尤其是長而窄的平面，也可以用來加工溝槽［1］；它與龍門銑床的外形相似，但對于大平面的加工，其效率遠低于龍門銑床。隨著制造業(yè)市場的快速發(fā)展，企業(yè)之間的競爭更加激烈，加工企業(yè)對加工效率及產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。某企業(yè)原有一臺長4m的724龍門刨床，生產(chǎn)中故障率高、生產(chǎn)率低、加工質(zhì)量不高，工程技術(shù)人員通過對原刨床結(jié)構(gòu)和功能的分析，組織多方討論，決定對此龍門刨床進行改造，以便更好地發(fā)揮該機床的加工能力。

1 機械部分總體改造方案

從降低改造成本和縮短工期的原則出發(fā)，在對龍門刨床進行改造時，保留原刨床的側(cè)刀架，用以刨削工件的豎直平面；拆掉原刨床橫梁上兩個垂直刨刀架并新增兩個垂直銑頭，實現(xiàn)對上平面的銑削加工。這樣，改造后的機床具備刨銑復合功能，大大提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。

在龍門刨床上刨削上平面時，工作臺沿床身導軌的直線往復運動是主運動［2］，工進速度快；而在龍門銑床上銑削上平面時，銑頭的旋轉(zhuǎn)是主運動，工作臺直線往復運動是進給運動，要求工進速度慢。因此，對工作臺要實現(xiàn)減速改造，下面簡述一下改造方案。

2 工作臺減速改造方案

原刨床工作臺的傳動系統(tǒng)如圖1所示，電動機軸與減速器的輸入軸通過聯(lián)軸器剛性聯(lián)接，減速器的輸出軸與執(zhí)行機構(gòu)通過聯(lián)軸器剛性聯(lián)接，執(zhí)行機構(gòu)由齒輪、齒條和工作臺組成。工作時，運動由電動機傳至減速器的輸入軸，經(jīng)過齒輪傳動傳至輸出軸，輸出軸再將運動傳至執(zhí)行機構(gòu)中的齒輪，通過齒輪齒條嚙合帶動機床工作臺實現(xiàn)往復直線運動。

起初的減速改造方案是：保留原減速器，將原55 kW的直流電機改造為交流電機，通過變頻調(diào)速器實現(xiàn)無級調(diào)速，實際試生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)變頻器長期在低效的低頻段（5Hz附近）工作，電氣系統(tǒng)發(fā)熱增多，并且經(jīng)常出現(xiàn)悶車、啃刀、跳閘等不良現(xiàn)象，嚴重影響了加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。

為此，考慮完善改造方案，由于更換減速器存在著成本高、工期長等問題，通過咨詢及對工作臺運動傳動鏈的分析，決定拆掉原刨床中電機與減速器之間的聯(lián)軸器，更換為V帶輪傳動聯(lián)接，如圖2所示。

圖1 原刨床工作臺 傳動系統(tǒng)

圖2 改造后刨床工作臺 傳動系統(tǒng)

改造后的工作臺傳動系統(tǒng)中，電動機與V帶傳動的小帶輪聯(lián)接，大帶輪與減速器的輸入軸聯(lián)接。工作時，運動由電動機經(jīng)V帶傳動傳至減速器輸入軸，再由減速器輸出傳至執(zhí)行機構(gòu)，最后，經(jīng)過齒輪齒條嚙合帶動工作臺運動。

3 V帶傳動主要參數(shù)計算

3.1 確定小帶輪和大帶輪的直徑

小帶輪與原刨床的電機軸頭通過鍵聯(lián)接，電機的轉(zhuǎn)速n＝132.5r／min～1 325r／min，功率為55kW，電機軸頭的直徑為Φ65mm，根據(jù)電機軸頭的尺寸，初步確定小帶輪的直徑為d1＝180mm。

大帶輪與原刨床的減速器輸入軸通過鍵聯(lián)接，根據(jù)帶傳動比一般i≤7的要求，再考慮設(shè)備附近的空間大小，最后確定大帶輪的直徑為d2＝900mm。此時，傳動比i＝900／180＝5＜7，滿足要求。

3.2 確定中心距、驗算主動輪包角

3.2.1 確定中心距a

參考文獻［3］，帶輪中心距應滿足：

將相關(guān)參數(shù)代入式（1）計算得：756＜a＜2 160。最后，取中心距a＝950mm。

3.2.2 驗算小帶輪包角α

包角α是帶傳動很重要的一個參數(shù)，包角越大，帶與帶輪之間的摩擦力越大，帶傳動能力就越高。根據(jù)文獻［3］帶輪包角α由下式計算：

將相關(guān)參數(shù)代入式（2）計算得：α＝136.6°＞120°，符合要求。

3.3 確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)及V帶的型號

兩個V帶輪的材料均選HT250的灰鑄鐵。小帶輪直徑較小，采用實心式結(jié)構(gòu)；大帶輪直徑大于350 mm，采用輪輻式結(jié)構(gòu)。

由于此刨床負荷較大，且工作可靠性要求較高，故選四槽V型（15N）皮帶傳動。

4 結(jié)論

經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，改造后的刨床工作過程平穩(wěn)可靠，加工過程中再沒有出現(xiàn)悶車、啃刀等現(xiàn)象，并且變頻器的工作頻率提高了5倍，很好地解決了過去經(jīng)常出現(xiàn)的跳閘以及電器元件發(fā)熱量大等問題。

這次改造只是將原刨床的直流發(fā)電機組改造為交流電機組，并將電機與減速器之間的聯(lián)軸器剛性聯(lián)接更換為V帶傳動聯(lián)接，成本低、工期短，機床的加工能力明顯提升，同時，也提高了生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，改造效果良好，值得推廣。