柱式平板硫化機螺紋防松設(shè)計新探

孟兆明，嵇麗霞，李 杰

（青島科技大學(xué)機電工程學(xué)院，山東 青島 266061）

柱式平板硫化機螺紋防松設(shè)計新探

Exploration of thread locking design of column flat vulcanizing machine

孟兆明，嵇麗霞，李 杰

（青島科技大學(xué)機電工程學(xué)院，山東 青島 266061）

針對立柱式平板硫化機立柱處連接螺母易松動、連接不可靠，經(jīng)常會造成硫化機平板之間不平行，影響硫化產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)象，提出了一種既能實現(xiàn)任意位置可靠防松，同時又具備良好可拆性能的螺紋連接方式。連接依據(jù)棘輪運動原理，在連接件螺母、墊片的結(jié)合面處設(shè)計了棘形溝槽，溝槽呈周向均布，軸向呈三角形錐體狀，其組合能夠保證螺紋正向旋轉(zhuǎn)時連接件能相對運動從而實現(xiàn)連接，反向旋轉(zhuǎn)時連接件能牢固自鎖從而實現(xiàn)防松。拆卸時可通過機械翹起棘式墊片的邊翼，解除墊片與被連接件的周向固定，實現(xiàn)可拆性要求。

平板硫化機；立柱；棘式螺母；棘式墊片；自鎖性；可拆性

目前在橡塑機械行業(yè)，大量使用著立柱式平板硫化機（如圖1所示），其立柱與上橫梁間的螺紋連接如圖2所示，由于平板硫化機在橡膠硫化工藝過程中工作載荷的變化，使得立柱與上橫梁螺紋間容易產(chǎn)生相對運動，造成螺紋連接松動與失效，并且常常會使硫化機平板之間不平行，嚴(yán)重影響硫化產(chǎn)品質(zhì)量。為此技術(shù)人員作了許多的努力，采取了諸如摩擦防松、機械防松、永久性防松［1］、特殊螺紋牙防松［2～3］等措施，但是這些防松措施經(jīng)常防松不可靠，或者制造麻煩、成本高，或者不具備可拆性［4］，導(dǎo)致了應(yīng)用效果不佳。在現(xiàn)行工程應(yīng)用中，多數(shù)是采用的雙螺母連接方式（如圖2所示）。這種連接方式，要求螺母連接順序嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)尺寸不緊湊，仍然存在著不妥。針對這類螺紋連接，通常要求防松可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、形狀對稱、具備可拆性等，為此本文針對這類問題提出了一種新的螺紋防松連接裝置。

圖1 立柱式平板硫化機結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 立柱式平板硫化機螺紋連接示意圖

圖3 棘式螺母結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 棘式墊片結(jié)構(gòu)示意圖

1 棘式螺母、棘式墊片的結(jié)構(gòu)設(shè)計

依據(jù)棘輪機構(gòu)運動原理［5］，將連接件螺母、墊片在其結(jié)合面處設(shè)計為斷面呈棘形的三角形錐狀，溝槽呈周向均布、軸向錐體狀，溝槽相觸吻合，構(gòu)件正向運動時因斜面傾斜角小可相對運動實現(xiàn)連接， 反向運動時因斜面傾斜角大運動自鎖實現(xiàn)防松，溝槽的均分份數(shù)、溝槽幾何角度以及溝槽軸向錐度可依據(jù)載荷的大小、預(yù)緊力連續(xù)性要求等確定。同時依據(jù)可拆性要求，棘式墊片設(shè)計了邊翼，通過機械翹起邊翼實現(xiàn)可拆。墊片邊翼的數(shù)量、尺寸可依據(jù)載荷大小、墊片材料及螺紋尺寸等確定。為了機械翹起邊翼方便，也可以在螺母的側(cè)面加工出與墊片邊翼相吻合的凹槽。棘式螺母的結(jié)構(gòu)如圖3所示，棘式墊片的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

棘式螺母、棘式墊片的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)如下確定：

（1）均布棘形溝槽的份數(shù)n可依據(jù)連接預(yù)緊力連續(xù)性強弱確定，n=15～25。

（2）正向傾角α應(yīng)滿足連接運動性能要求，α=3～5?。

（3）反向傾角β應(yīng)滿足反向自鎖可靠性能要求，β=80～88?。

（4）溝槽錐角θ應(yīng)滿足兩連接件的溝槽相觸吻合要求，依據(jù)幾何尺寸推得。

（5）溝槽接觸面應(yīng)滿足擠壓強度條件要求：σj≤［σj］。

（6）棘式墊片的邊翼數(shù)量s根據(jù)墊片材料、螺紋尺寸等取2、3、4、6。

（7）棘式墊片的邊翼應(yīng)滿足擠壓強度條件要求：σj≤［σj］。

2 螺紋連接防松裝置組合

參照圖5螺紋連接防松組合裝置示意圖，連接防松組合使用順序是首先將螺栓（或立柱）安置在被連接件1、2中，且螺栓與被連接件2凹槽吻合能周向相對固定，然后將棘式墊片正置、邊翼放置在被連接件1的對應(yīng)凹槽里，使棘式墊片與被連接件1周向相對固定，再將棘式螺母連接在螺栓上，實現(xiàn)正向運動能連接，反向運動能牢固自鎖防松。拆卸時先將凹槽里的棘式墊片邊翼機械翹起，解除棘式墊片與被連接件1的周向固定，從而實現(xiàn)可拆性要求。

圖5 螺紋連接防松組合裝置示意圖

3 新型螺紋防松的有益效果

（1）正向能運動實現(xiàn)連接，反向運動能自鎖實現(xiàn)防松。

（2）實現(xiàn)任意位置反向自鎖，防松可靠。

（3）具備可拆性。

（4）棘式螺母、棘式墊片的棘形溝槽周向均布多，螺紋連接軸向預(yù)緊力連續(xù)性較強。

（5）棘形三角形溝槽徑向呈圓錐狀，針對不同的螺紋連接，棘式螺母、棘式墊片直徑尺寸可以不同，但其三角形溝槽錐度、尺寸相同，配合具備互換性，故使用方便。

（6）結(jié)構(gòu)緊湊、形狀對稱，平衡性能好。

（7）與同類防松螺紋相比較，安全可靠、穩(wěn)定性高。

（8）可標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，經(jīng)濟性好。

4 設(shè)計參考實例

參照圖2所示，設(shè)計立柱式平板硫化機立柱用螺紋連接，螺母M20的工作載荷F=20 000（N），要求螺紋連接防松可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、外形對稱、具備可拆性。

參照圖3、圖4所示，棘式螺母、棘式墊片主要結(jié)構(gòu)參數(shù)值如下表1所示。

表1 棘式螺母、棘式墊片主要結(jié)構(gòu)參數(shù)值

［1］ 張小亮. 機械設(shè)備中螺紋防松新方法［J］. 機械工程師，2003（7）.

［2］ 黃林海. 螺母防松裝置：中國， 200420060773.0［P］. 2005-08-24.

［3］ 孫桓. 機械原理［M］. 7版. 北京：高等教育出版社，2006.5.

［4］ 馬占興，等. 橡膠機械設(shè)計［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984.6.（XS-05）

帝斯曼將新建Akulon PA6生產(chǎn)廠

荷蘭皇家帝斯曼集團宣布將在美國奧古斯塔新建一座聚合裝置工廠。新建工廠將主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)高粘性Akulon PA6，為軟性食品包裝行業(yè)提供薄膜生產(chǎn)原料。新建工廠坐落于奧古斯塔工業(yè)園區(qū)，與帝斯曼工程塑料原有聚合物生產(chǎn)工廠毗鄰。后者主要為電子電氣、汽車制造、消費日用品等領(lǐng)域提供中等粘性Akulon和Novamid兩大品牌PA6產(chǎn)品。

燕豐供稿

TQ330.4+7

1009-797X（2015）02-0050-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.02.007

孟兆明（1957-），男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事機械最優(yōu)設(shè)計技術(shù)、高分子材料加工機械技術(shù)的教學(xué)、科研工作；獲省部級科技進步二等獎、三等獎各二項，發(fā)表論文60余篇，SCI、EI收錄多篇，編、著教材、手冊4部。

2014-08-14