鋁冷軋機卷軸空心主軸的技術(shù)改造

尤樂林

(洛陽正揚冶金技術(shù)股份有限公司，河南 洛陽 471003)

卷軸是卷取機的關(guān)鍵零件，其主要功能就是將連續(xù)軋制出來的板材卷成規(guī)整的料卷，其所受張力較大，同時還要能實現(xiàn)漲縮，即在卷取開始時漲開，卷到合適卷徑時縮回，以實現(xiàn)順利卸卷。而空心主軸就是與斜楔、扇形板、拉桿、回轉(zhuǎn)油缸等零部件一起組成的卷軸中最為重要的零件，它一端裝入齒輪減速機中充當齒輪軸，并通過安裝在其上的齒輪與減速機其它齒輪嚙合，在電機驅(qū)動下實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；另一端與斜楔、扇形板等通過復雜的連接實現(xiàn)漲縮功能。由上面的介紹可以看出，空心主軸設(shè)計的優(yōu)劣將在很大程度上決定卷取機設(shè)計的成敗。

1 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)空心主軸簡介

在早期的卷軸設(shè)計中，由于鋁板帶的最終產(chǎn)品還處在窄幅、且對成品板帶板形要求較低的階段，繼而造成鋁板帶加工企業(yè)對帶材寬度、最大卷徑等性能指標要求較目前偏低，對于卷軸來說就是所受張力較小，沒有必要增設(shè)輔助支撐。但隨著市場的不斷發(fā)展，基于鋁合金的特殊性能以及板帶加工技術(shù)的日新月異，寬幅高精度板帶在很多行業(yè)，特別是家具、裝修等行業(yè)越來越受用戶的青睞，為順應市場，越來越多的鋁加工企業(yè)開始調(diào)整業(yè)務(wù)范圍，并適時增設(shè)寬幅軋機。在此前提下就要求設(shè)計單位所設(shè)計的卷軸不但要能承受更大的張力也要能抵抗更大的卷材重量，而此時若不增設(shè)輔助支撐勢必將嚴重影響卷軸的使用壽命。針對如上設(shè)計要求，卷軸頭部將增加一個輔助支撐，并與卷軸共同抵抗卷重與張力的作用。按其設(shè)計要求設(shè)計的卷軸結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

1-空心主軸；2-扇形板；3-端蓋；4-轉(zhuǎn)動體圖1 傳統(tǒng)卷軸結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of conventional scroll

由圖1可知，傳統(tǒng)卷軸大致由空心主軸、扇形板、端蓋和轉(zhuǎn)動體等組成，可明顯看出轉(zhuǎn)動體(件4)并不是直接與空心主軸(件1)裝配在一起，而是通過端蓋(件3)再與空心主軸通過螺釘緊固在一起。而在最為重要的安裝精度方面，轉(zhuǎn)動體(件4)與端蓋(件3)是通過軸承、軸端擋板、軸承座等安裝成一體，其同軸度等主要由安裝軸承的軸(即端蓋右側(cè)的軸頭)和孔(即回轉(zhuǎn)體的內(nèi)孔)的加工精度保證；而端蓋與空心主軸的同軸度是依靠空心主軸前端的止口與端蓋配合實現(xiàn)的。之所以設(shè)計成此結(jié)構(gòu)，一方面是考慮與輔助支撐的配合要求，另一方面由于空心主軸右端是開口的(且是以四瓣的形式，原空心主軸結(jié)構(gòu)見圖2)，這是考慮到拉桿軸向定位所用十字塊等的安裝方便，即直接從空心主軸右端沿軸線水平向左插入。

圖2 傳統(tǒng)空心主軸結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure diagram of conventional hollow spindle

2 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

這種結(jié)構(gòu)看似滿足設(shè)計要求，但不太合理，首先空心主軸與端蓋的同軸度僅靠部分接觸的圓弧止口以及定位銷來定位，難以在長期工作中予以保證。再者兩者間緊固用的螺釘雖然增加了銷釘予以定位但在長期有規(guī)律的剪切力作用下必然會產(chǎn)生彎曲變形，繼而造成兩者徹底超出合理的同軸度范圍，從而最終導致卷軸自身頭部和尾部的同軸度精度下降，造成卷軸變形。更甚者，在設(shè)備維護不到位的場合還會發(fā)生螺釘被剪斷的嚴重安全生產(chǎn)事故。且右端開口的四瓣結(jié)構(gòu)不但加大了加工難度也很難進行空心主軸和端蓋的裝配，增加了后期最終客戶機修人員的勞動強度。

3 新型空心主軸結(jié)構(gòu)

按新結(jié)構(gòu)裝配完成的卷軸如圖3所示，主要由扇形板、空心主軸以及轉(zhuǎn)動體等組成。針對傳統(tǒng)卷軸結(jié)構(gòu)的諸多弊病，我公司適時對老結(jié)構(gòu)進行了改型，徹底解決了如上問題。新的結(jié)構(gòu)取消了端蓋這個零件，并將空心主軸的結(jié)構(gòu)予以修改，使其取代了端蓋的作用，讓其直接與轉(zhuǎn)動體連接，從而避免了由于緊固螺釘變形造成的同軸度超差問題。由于該空心主軸的右端呈現(xiàn)厚壁鋼管的形式，避免了四瓣結(jié)構(gòu)在加工結(jié)束后由于自身應力釋放造成難以保證同軸度的問題。同時通過加長內(nèi)部方孔重新設(shè)計了十字塊的安裝方法，即由傳統(tǒng)的將十字塊軸向安裝改為徑向插入，再進行90°旋轉(zhuǎn)后，即可簡單方便的裝入。采用這一新型結(jié)構(gòu)不但強化了空心主軸的結(jié)構(gòu)強度，還顯著降低了該零件的加工復雜程度，節(jié)約了加工成本，同時給后期設(shè)備維護提供了便利，因而該結(jié)構(gòu)不但廣受機加工廠的認可，更得到了鋁加工企業(yè)機修人員的一致好評。新的空心主軸結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1-扇形板；2-空心主軸；3-轉(zhuǎn)動體圖3 新型卷軸結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure diagram of improved scroll

圖4 新型空心主軸結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Schematic diagram of new scroll structure

4 結(jié)束語

本文所述的新型空心主軸結(jié)構(gòu)不但簡化了機械加工的復雜程度，同時也在很大程度上降低了裝配的困難程度，更重要的是結(jié)構(gòu)更為合理，深受用戶好評。