基于覆膜技术的片材与薄膜结合装置结构设计研究

2014-12-25 08:29胡义华谌炎辉蒋桂平张政泼赖显渺
机械工程师 2014年11期
关键词:斜楔片材辊筒

胡义华, 谌炎辉, 蒋桂平, 张政泼, 赖显渺

(1.广西科技大学,广西柳州545006;2.桂林广陆数字测控股份有限公司,广西 桂林541004)

0 引言

覆膜就是将塑料薄膜与片材经加热、加压后使之黏合在一起,形成片材塑合一产品的加工技术。经覆膜的片材,由于表面多了一层薄而透明的塑料薄膜,表面更平滑光亮,从而起到防水、防污、耐磨、耐摺、耐化学腐蚀等作用。

作为覆膜机的核心设备——片材与薄膜结合装置将HDPE膜与HDPE发泡片材经高温高压黏合在一起,形成一种全新的保温材料,有优良的绝热性能以及优异的防火性能。

结合装置(如图1)由印花辊筒(压力辊筒)、复合辊筒(胶辊)以及冷却辊筒3个大部分组成。为了保证结构紧凑,装置分为上下两层,上层为液压缸、印花辊筒(压力辊筒)、复合辊筒,下层为冷却辊筒和传动系统,所有辊筒均与电机输出轴呈90°。

伺服电机与伺服减速机直接连接;伺服减速机通过联轴器与锥齿轮箱相连;锥齿轮箱输出轴同时安装齿轮与链轮,齿轮与冷却辊筒伸出轴段齿轮相连,链轮通过链条带动复合辊筒(胶辊)转动,复合辊筒(胶辊)通过摩擦力带动印花辊筒(压力辊筒)转动。这样布置使得复合辊筒(胶辊)与冷却辊筒转速相同而转向相反,完全满足薄膜和片材的输送要求。

图1 结合装置整体结构

1 辊筒支撑结构设计

1.1 剖分式轴承座

在结合装置中,辊筒长达1300 mm,且需要承受较大的压力,对辊筒之间的平行度要求较高。普通的轴承座需要整体拆装,在更换轴承时需要重新校对辊筒之间的平行度,难度较大,耗时较长,对生产影响较大。而采用剖分式轴承能有效解决问题。

剖分式轴承座分为上下两部分,下半部用六角螺钉固定在机架上,上半部由六角螺栓与下部联接。更换轴承时,只需拆卸上半部,下半部依旧保持原位,这样只需在最初安装时对两辊筒间的平行度进行检验,简化了轴承的更换,也有效保证了之后辊筒之间的平行度。

剖分式轴承座能有效地进行径向定位,而轴向定位难以保证。为了防止辊筒较大的轴向位移,实现高精度的轴向定位,本装置采用了自锁圆螺母与止推垫圈的设计。如图2所示,轴承由卡圈固定在轴承座中,轴承座的大端由密封圈密封,轴承座小端由防尘环和密封圈密封。轴承座内部采用油润滑,轴承座上半部开有注油孔,方便注油、换油。在辊筒轴上加工螺纹和键槽,设置轴肩,在紧靠轴承的外侧依次安装止推垫圈与自锁圆螺母。轴的另一端如图3布置,即与图2对称布置,则在轴的两端向中间卡死,限制辊筒轴向位移。

此设计很好地解决了辊筒径向和轴向定位问题,并能做到拆装方便。

图2 剖分式轴承座一端

图3 剖分式轴承座一端

1.2 调心滚子轴承

本装置中印花辊筒(压力辊筒)由左右两个液压缸共同驱动,最终顶死在复合辊筒(胶辊)上。在拉拔和压紧的过程中,左右两液压缸难以保证速度一致,容易造成印花辊筒(压力辊筒)偏斜,损坏机构,故普通的深沟球轴承难以满足本装置要求。

为了解决该问题,防止印花辊筒(压力辊筒)过度偏斜,本装置采用了调心滚子轴承,如图4所示。调心滚子轴承工作转速较低,主要承受径向载荷,同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高径向载荷能力,特别适用于重载或振动载荷下工作,但不能承受纯轴向载荷。

图4 调心滚子轴承

调心滚子轴承有两列对称型球面滚子,外圈有一条共用的球面滚道,内圈有两条与轴承轴线倾斜一角度的滚道,具有良好的调心性能,当轴受力弯曲或安装不同心时轴承仍可正常使用,能补偿同轴度误差。

2 斜楔距离调整组件

本装置需要对印花辊筒(压辊)与复合辊筒(胶辊)之间的距离在0~5 mm的范围内进行调节,对距离调整组件要求为:1)结构简单,体积小;2)调节方便,准确度高。

如图5、图6所示,斜楔分为左右两部分,对称安装在印花辊筒(压辊)与复合辊筒(胶辊)的轴承体上,内部螺杆由外压板和内压板中的深沟球轴承支撑,并与斜楔相连,中间通过联轴节和销钉由一根细杆连接。当手轮转动时,驱动螺杆移动,螺杆通过中间细杆驱动左右斜楔同时移动。当斜楔移动时,轴承体便相应移动,达到调节距离的目的。

图5 斜契结构

斜楔左右两部分又可拆分为两部分,一部分安装在复合滚筒(胶辊)上固定不动;另一部分安装在印花辊筒(压辊)上,随印花辊筒(压辊)移动。如此布置,保证了复合辊筒(胶辊)仅作转动,而印花辊筒(压辊)仅作前后移动,能提高装置的稳定性及工作可靠性。

在斜楔设计中,斜楔斜度为1∶5,斜度较小保证斜楔装置所受轴向力较小,轴向力仅为F轴向=F径向·tanδ=35000×0.2=7000 N。斜楔所用的精密滚珠丝杠轴径D=10 mm;导程 L=2 mm;斜楔斜度 tan∂=0.2。

图6 斜楔安装

则滚珠丝杠每转动一周,斜楔水平距离移动2 mm,斜楔垂直距离移动,即两辊间距离相对变化为S=L·tan∂=2×0.2=0.4 mm,从而实现了高精度的距离调节。

在斜楔使用过程中,应保证良好的润滑,防止楔面和螺杆较大磨损。

3 张紧轮装置设计

结合装置中锥齿轮箱输出轴与复合辊筒之间采用链传动,使用链条为16 A,节距P=25.4 mm,根据设计草图和三维建模,锥齿轮箱输出轴与复合辊筒伸出轴端中心距较大。在链传动中,链条为金属制造,弹性变形小,故链条易松动,链条松动后易产生震颤,对机构稳定性不利。所以布置张紧轮,对链条进行张紧,保证装置传动、运行稳定。

图7 张紧轮结构

如图7所示,张紧链轮安装在滑动板上,滑动板在两边导向条的导向下,能做上下移动。滑动板上开有腰孔,能在不同位置上固定滑动板。这样能实现张紧链轮在较大距离上移动,更大范围地张紧链条。

滑动板上部有两个定位块。两个螺栓通过定位块顶在滑动板上表面。这样布置,能牢牢固定滑动板,给链条提供较大的张紧力。

4 结论

采用剖分式轴承、自锁圆螺母与止推垫圈,解决了辊筒径向和轴向定位问题,并能做到拆装方便,从而实现了结合装置结构紧凑、布局合理、拆装方便、维修保养简便、噪声小、工作稳定可靠。

[1] 卢秉恒.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社,2012.

[2] 王益民.液压与气压传动[M].北京:东北师范大学出版社,2012.

[3] 吴宗泽.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,2012.

[4] 柯建宏.机械制造技术基础课程设计[M].武汉:华中科技大学出版社,2012.

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