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    技術資料

    如何確定離心制管機托輪的最佳寬度?

    時間:2014-12-19 08:40 來源:qzhaiyu.com 作者:海煜重工 點擊:
    在離心制管成型過程中,離心制管機托輪承受著模具重力,模具靠其跑輪和托輪之間的摩擦而帶動旋轉。

    理論上講,輪面受力于一條與軸線相平行的直線。實際上由于材料的彈性而是一個非常窄長的面積。當托輪和跑輪的材料同是鑄鋼時,接觸材料彈性模量=2.06×105;當兩者材料不同時,彈性模量應取其綜合值。

    如果離心管為Φ1400mm,長4000mm,模具自重為6670kg,混凝土管自重為4330kg,不經熱處理鑄鋼跑輪許用接觸應力取324N/mm2,經過詳細計算得出離心機托輪寬度=75mm。

    目前工廠應用于比Φ1400管小得多的Φ800以下管子的離心機托輪寬度大都在100mm左右。一般在使用3~6個月時(2~3班制生產),托輪外徑減小2~4mm。此時輪子不但失去圓度,而且各輪磨損不均,造成離心時模具跳動過大,影響管子質量。這時輪子必須在修至需要尺寸時才能恢復正常運轉。若是理論計算和實際使用的輪子寬度過小,會使輪子疲勞損壞和磨損加劇,修理周期縮短,維修費用增大,影響生產效率和產品質量。有的在設計離心機時,離心機夾角(取90°~120°)和輪子直徑常用計算確定,而輪寬采用“經驗寬度”“類比寬度”解決。

    為了使計算所得輪寬和實際使用輪寬不僅基本相符,而且其使用壽命長而合理。本文試圖從分析輪子實際受力、工作狀態著手,探求更接近實際的輪寬的計算方法。
    離心制管機
    1. 托輪受力狀態和實際工作條件分析

    為了增加離心混凝土的密實度,我們希望在離心成型時有合乎條件的震動。有的廠在離心機托輪上開槽即此目的。但在輪子嚴重失去圓度或模具有過大偏心重的情況下,離心機在中、高速運轉時,模具會劇烈跳動并和托輪相互沖撞。并且在接觸表面引起很大的接觸應力,這是我們所不需要的。因為它不僅容易損壞設備和模具,而且造成離心混凝土質量下降和惡化。實際上正常動轉時,托輪受的力也由于震動的原因要比P大得多。

    另外,處于模具兩端的跑輪和托輪極易粘附水泥漿,若清理不及時,這就成為一種“研磨劑”,加劇輪子的磨損。

    離心機托輪和模具跑輪理論荷載通過線傳遞。零件間產生的是接觸應力,表面屬疲勞損壞范疇。疲勞損壞的特點,由于接觸應力反復作用,首先在厚度約為15~25um的表層內產生疲勞裂紋,然后裂紋沿著與表面呈銳角的方向發展,達到某一種深度后又越出到表面上來,最后以甲殼狀的小片脫落,在零件表面留下小坑,這種現象稱點觸。判斷金屬接觸疲勞強度的指標是接觸疲勞極限,即在規定的應力循環次數下,不發生點蝕現象的最大應力。

    研究的實踐證明:點蝕和潤滑油的存在有密切的關系。如接觸處無潤滑油,則將引起磨損。而磨損的速度將遠遠超過裂紋發展的速度。所以點蝕來不及形成,這時主要損壞形式是磨損不是點蝕。離心機托輪,當維修保養不當時,輪子表面不可避免地會有水泥漿作“研磨劑”這時損壞的形式可能是更為嚴重的磨損損壞。只有維護保養好的離心機托輪才有可能避免發生點蝕。

    2. 離心機托輪輪寬計算公式修正和計算

    模具跑輪和離心機托輪不會全長接觸。實際運轉時,一般跑輪與托輪的跑合長度是0.4B~0.8B。120mm寬的輪子,實際接觸長度為48~96mm。

    新模具跑輪,由于加工、安裝等原因,初投產時個別輪子和托輪的接觸長度不到0.4B,由于未經熱處理的輪子較軟,很快可跑合到接觸長度在0.4B以上,而經熱處理的輪子,硬度高,其安裝要求也應高些,這樣一使用就可有較長的跑合長度,減少接觸應力。

    對應用于做Φ800mm以下管子的離心機輪子,由于模具和混凝土重量相對較小,產生的撞擊力對輪子的接觸應力影響也小?紤]到輪子的通用性、互換性,輪寬系列可在80~100mm之間取值。對用于Φ1400mm以上管子生產的離心機輪子,若計算結果大于120mm時,考慮到使用時實際接觸寬度只是輪總寬一部分,為了防止載荷分布過度不均勻,造成局部應力過大,建議選用合適材料經熱處理提高輪子的強度和硬度,以增加接觸疲勞強度和耐磨性,輪寬仍控制在120mm左右為好。

    3. 結束語

    3.1 離心制管時,模具應有恰到好處的震動,因此在用接觸應力計算公式,設計計算離心機托輪寬度時,公式中應用動載荷系數K(對離心制管機K取2.6左右)。這樣計算的輪寬和目前使用實際較為吻合。

    3.2 離心機托輪疲勞損壞(點蝕)和磨料磨損都會發生。后者磨損速度遠遠大于前者。所以離心機的清潔保養工作對延長其使用壽命十分重要。

    3.3 考慮到輪子的通用性、互換性,輪寬系列對離心Φ800mm以下管子的托輪可在80~100mm內取值;當計算寬度大于120mm時,建議選用合適材料經熱處理而提高抗疲勞強度和耐磨性,以增加輪子使用壽命。避免輪面過寬,載荷不均帶來局部接觸應力過大。
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