新型步进式冷床的设计与应用

! 引言
冷床作为棒材厂生产工艺线上的一个必备设备 " 是生产过 程中不可缺少的重要环节。其主要作用是承载高温轧件及冷 却、 矫直 # ! $ 。目前， 常用冷床的形式主要有： 推杆式， 链条式， 步 进式。推杆式及链条式冷床结构简单" 造价低 " 在一些单位仍在 使用。但由于其在使用中存在很多缺陷 " 因此一些单位相继对 其进行改造。冷床改造的方向主要是步进式" 因为步进式冷床 有许多优点 " 能克服推杆式及链条式冷床存在的缺陷 " 满足生 产工艺的要求 " 提高产品质量 " 因此某棒材厂拟建一台有自动 矫直作用的步进式冷床设备。
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【摘要】 通过对棒材厂不同冷床结构的比较， 介绍了一种新型步进式冷床的结构设计， 尤其是该冷 床对轧件具有自动矫直作用， 对其它冷床的技术改造提供参考。 关键词：步进式冷床；自动矫直；设计 【!"#$%&’$】 !"#$ %&%’( )*+%&(’$ ,"’ $,(-),-(’ &.*-, $*+’ )**/#01 .’23 4, #0,(*2-)’$ ,"’ 2’$#10 +’,"*2 &02 $,(-),-(’ 5’&,-(’$ &.*-, ,"’ 0’6 6&/7#01 .’&+ )**/#01 .’2 3 4, )&0 $,(&#1",’0$ ,"’ %(*2-),3 4, %(*8#2’$ (’5’(’0)’ 5*( *,"’( )**/#01 .’23 ()* +,%-#. /&01234 ")&5 ’,,0234 ")-6 7$%&248$)36 9)#243 中图分类号：DZ>>>? % 文献标识码：A
<? 齿条组 A 进退装置 -? 齿条组 A 进退连杆 @? 圆柱齿轮减速器
分组成。常见的步进式冷床采用动齿条组与静齿条组结构，静 齿条组静止固定在支座上，起着在动齿条组运动到低位时承载 轧件的任务。动齿条组随着偏心轮的转动而循环升降步进，将 轧件从静齿条组上步进式向前移动。偏心轮的转动靠电动机通 过长轴带动蜗杆蜗轮减速器转动实现，该步进式冷床在偏心轮 传动轴上必须配置平衡摆， 以平衡动齿条组的重量。 这种步进式
%& % 冷床升降结构
如图 ! 、 图 % 所示， 在冷床主传动轴上配置了三套齿条组 ( 与齿条组 ) 偏心轮升降连杆装置 " % $ ， 冷床本体为步进式， 分别 由两组都要动的齿条组成可移动的床身，冷床有十八套曲柄摆 曲柄摆 装置。齿条组 ( 与齿条组 ) 均由曲柄摆上的滚轮支撑， 悬挂在销轴上， 随着连杆的前后移动， 曲柄摆也作前后摆动， 从 而带着齿条组 ( 与齿条组 ) 交错升降。 齿条升降连杆与曲柄摆 采用绞接装置，以保证连杆的前后移动和曲柄摆的前后摆动都 能灵活自如。升降连杆采用螺杆与螺纹套连接，以方便安装时 的位置和尺寸调整， 同时在维修时也便于拆装零件。
% 设计的基本参数
电动机 型号 &’(%)*+ , ) 功率 -%./ 转速 0%01 2 345 圆柱齿轮减速器 型号 67(8 , 9)** , %** 减速比 4 : %** 液 压 推 杆 制 动 器 型 号 &/’; , <** 2 !%! 制 动 力 矩 !!%* , !)**=3 齿条一间行程周期 >? @ 秒 2 次 冷床最大载荷 -* 吨
; 结论
该步进式冷床符合生产工艺要求， 结构简单、 新颖、 紧凑， 传 动受力合理。冷床运转准确可靠， 制造成本低， 备件费用低， 安装 维修方便， 各部位的润滑良好、 密封结构完善， 装配工艺性好。
%& ; 冷床进退结构
如图 ! 所示，在冷床主传动轴上同时配置了四套齿条组 ( 偏心轮进退连杆装置，在齿条组 ( 上升过程中，进退连杆装置 在偏心轮作用下将齿条组 ( 前后移动， 从而实现齿条组 ( 将轧 件步进式向前移动。
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机械设计与制造 +HNE45F1M dF;4C5 e +H5YKHNLY1F
第@期 %**@ 年 @ 月
新型步进式冷床的设计与应用
陈华江 ! 胡占齐 % 杨成林 ! （! 重庆科技学院机械工程学院，重庆 <***-* S R % 燕山大学机械工程学院，河北 *@@**<）
%& < 冷床矫直结构
如图 ; 所示，在冷床齿条组 ( 与齿条组 ) 交错升降过程 中， 由于两组齿条齿形不同 " < $ ， 在将轧件交错交接过程中， 齿条 对轧件有滚动挤压作用， 而轧件在高温状态下刚性不大， 因而齿 条对轧件有矫直作用， 在冷床步进过程中实现将轧件自动矫直。
!& 齿条组 ( #& 齿条组 ( 滚轮 %& 齿条组 ) ;& 齿条组 ) 滚轮 <& 转动销轴 =& 曲柄摆 >& 齿条升降连杆 ?& 绞接装置 图 % 齿条升降曲柄摆装置 *+,& % -./ 0/1+2/ 34 2@71/ AB+5,
图 < 齿条组滚轮受力图 *+,& < -./ 079B+5, 34 B.//: A@44/7 4372/
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%& # 上料装置
如图 # 所示，上料装置采用悬臂圆锥形辊道，棒材轴向制 动后靠自身重力滚到固定齿板上’ 由冷床上的齿条组 ( 和齿条 组 ) 交替运动将轧件步进式移动。
!& 齿条组 ( #& 轧件 %& 齿条组 ) 图 ; 齿条矫直结构 *+,& ; -./ A67@26@7/ 34 A679+,.6/5
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王成国， 庄茁 ? 虚拟工程与科学 # + $ ? 北京： 气象出版社， < 胡平， %**!T
第=期
来自百度文库
陈华江等： 新型步进式冷床的设计与应用
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冷床由于需要几套蜗杆蜗轮减速器， 且需长轴传动， 因此工程造 价高， 零配件加工制造要求高， 安装调试难度大。 因此， 本冷床设 只需一个圆 计采用的是一种新型步进式冷床结构， 如图 ! 所示， 柱齿轮减速器， 不分动齿条、 静齿条， 两组齿条都要交错运动， 无 须平衡摆， 由两组齿条相互平衡， 且带自动矫直功能。冷床偏心 轮、 曲柄摆装置等需要润滑的部位采用集中间歇供油润滑 " # $ 。
参考文献
! 徐言东等 & 小型交流传动步进式窄冷床的设计改进 & 冶金设备 ’ （; ） & #DD#’ （= ） # 金宁 & 工程机械中滚动轴承的润滑分析 & 应用能源技术 ’ #DD! R !D S !!& （=） T <% S <<& % 孙保芹 & 棒材机组冷床偏心轮结构改造 & 冶金设备’ #DD;’ ; 徐灏 & 机械设计手册 " O $ & 北京 T 机械工业出版社 ’ !JJ!& < 孟少农 & 机械加工工艺手册 " O $ & 北京 T 机械工业出版社 ’ !JJ#&
> 步进式冷床结构设计
>? ! 冷床传动布置结构
步进式冷床主要由上料装置、 冷床本体、 矫直装置等几部
! 来稿日期： %**- , *) , !-
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参考文献
!& 悬臂锥形辊 #& 轧件 %& 固定齿板 图 # 上料装置 *+,& # -./ 0/1+2/ 34 /56/7+5, 896/7+9:
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李川奇， 沈连官， 等 ? 电容式微加速度传感器的现状及研究方 ! 尤晖， 向 # 7 $ ? 中国机械工程， !QQ) R !* S T -0 U @%? 刘昌孝 ? 电容式微机械加速度计测量范围上限设计 # 7 $ ? 传 % 陈宇晓， 感器技术 ? %**> R @ S T @% U @<?
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%& = 对齿条组滚轮强度校核
由图 < 可知： C 点为应力集中危险点 已 知 ： ! " <D E !? F #& >?6 & " !;D 88 轴承座受力分析如图 < 所示： （ % E #） , ’ F D 由 ’! G ’# H ! F D 且 ’! I % " ! ( # F <D 88 $ " % E # F !<D 88
!? 升降曲柄摆装置 %? 齿条升降连杆 >? 偏心轮装置 0? 电动机 )? 液压推杆制动器 图 ! 冷床传动布置简图 B4C? ! DEF G1HI45C JK L1H5;34;;4J5 ;M;LF3 JK NJJO45C PFG GF;4C5 Y;45C H EJ3JCF54\HL4J5 3FLEJG # 7 $ ? ]J3[YL? +FLEJG; A[[O? +FNE? ^5C? !Q))" 0! R % S T !Q0 U %%<? >* U >Q?