第二章制丝生产主要设备的典型传动分析

37第二章制丝生产主要设备的典型传动分析第一节RC4切丝机的传动分析一、RC4切丝机传动系统的组成RC4切丝机主传动采用直流电机，应用可控硅调速，系统可得到i=2.5的速比，使整机传动系统大大简化，其结构与组成如图2—1所示。1—下铜排链2—上铜排链3—滚子链4—快退电机5—上铜排链蜗轮副Z9Z106—联轴器和过载离合器7—气动离合器8—变速齿轮箱蜗轮付Z7Z89—交换齿轮Z5Z610—联轴器和过载离合器11—下铜排链蜗轮副Z11Z1212—刀辊13—同步齿形轮Z314—张紧轮15—同步齿形带16—主电机17—电机皮带轮18—大皮带轮19—中间轴20—同步齿形轮Z121—同步齿形轮Z2图2—1RC4切丝机传动系统PDFcreatedwithFinePrintpdfFactorytrialversion切丝机传动系统图可以看出，其工作过程为：22千瓦直流主电机16，由皮带轮传动到中间轴19。中间轴19分两路输出，一路通过同步齿形带带动刀辊体传动，另一路通过变速齿轮箱的交换齿轮9传动减速蜗轮8，减速蜗轮8是双出轴，通过两个过载离合器6、10分别传动到上、下铜排链减速箱，然后带动上、下铜排链主动轮转动。二、刀辊转速及上、下铜排链线速度的确定(一)刀辊转速的确定1．刀辊转动的传动过程分析由RC4切丝机传动系统图可以得到，刀辊转动的传动过程为：直流主电机16将动力由电机主动轮通过三角皮带传动到三角皮带从动轮，然后传递到与三角皮带从动轮同轴的同步齿形带轮20。同步齿形带轮20通过同步齿形带15，将动力传至同步齿形带轮21，同步齿形带轮21又通过同步齿形带将动力传至与刀辊同轴的同步齿形带轮13，从而带动刀辊转动。从以上传动过程分析来看，刀辊转动的传动过程采用了三角皮带传动、同步齿形带传动等传动方式。采用三角皮带传动的主要特点是：①三角带富有弹性，能缓冲吸振，传动平稳，噪音较低；②过载时，三角带会在带轮上打滑，可防止传动零件的损坏；③结构简单，维护方便，无需润滑；④制造和安装精度要求不高；⑤单级传动的中心距较大；⑥传动比不太准确；⑦传动效率低，三角带的寿命短；⑧外形尺寸及带作用于轴上的力等均较大；⑨不适宜于高温、易燃及油、水的场合。采用同步齿形带传动的主要特点是：①传动比稳定；②结构紧凑；③允许的带速较高，可达40m/s；④传动比和传动功率较大，传动功率可达200kw；⑤传动效率高，约为0.98；⑥初拉力较小，轴和轴承所承受的载荷较小；⑦带和带轮的价格较高，对制造、安装要求严格；⑧主要用于要求传动比准确的中、小功率设备中。在整个传动过程中，同步齿形带传递动力时，采用两个张紧轮，从而使整个传动过程更加平稳、可靠。2．刀辊转速的确定根据刀辊转动的传动过程可得：3221ZZZZnn×××=大电电刀ff式中：n刀——刀辊的转速；n电——主电机转速600～1500rpm；即主电机的最大转速为：n电max=1500rpm，主电机的最小转速为：n电min=600rpm；Φ电——主电机皮带轮直径，Φ电=160mm；Φ大——大皮带轮直径，Φ大=500mm；Z1、Z2、Z3——同步齿形带轮，Z1=Z2=Z3=32,通过主电机的最大转速n电max和最小转速n电min，可以得到刀辊的最大转速n刀max和最小转速n刀min，从而得到刀片对应的最大线速度V刀max和最小线速度V刀min，计算如下：3221maxmaxZZZZnn×××=大电电刀ffPDFcreatedwithFinePrintpdfFactorytrialversion)(480323232325001601500rpm=×××=同样可得，rpmn192min=刀当电机处于极限转速时，刀辊的极限转速为n刀极限=500rpm。刀片的切削线速度为：)/(32.1360265.02480602maxmaxsmRnV=×××=×=pp刀刀)/(33.560265.02192602minminsmRnV=×××=×=pp刀刀式中：R—刀辊的半径，R=265mm，确定刀辊转速的主要目的在于确定刀辊上的刀片的切削线速度，从而为确定切丝宽度服务。(二)上、下铜排链线速度的确定1.上、下铜排链运动的传动过程分析通过RC4切丝机传动系统图，可以得到上、下铜排链的传动过程为：由主电机16提供的动力通过中间轴19将动力传至交换齿轮9，然后通过交换齿轮9将动力传至变速齿轮箱内的蜗轮副8，分为两路：一路通过上铜排链传动箱内的蜗轮副5，将动力由滚子链传至上铜排链的主动辊轮，从而带动上铜排链运动；另一路通过下铜排链传动箱内的蜗轮副11，将动力传至下铜排链主动辊轮，从而带动下排链运动。在上、下铜排链的传动过程中，采用了齿轮传动、蜗轮传动及滚子链传动等传动方式。采用齿轮传动的主要特点是：①瞬时传动比恒定；②工作可靠，结构紧凑；③使用寿命较长；④传动效率较高，可达0.92～0.98%；⑤可实现传递空间位置任意的两轴间的运动；⑥齿轮传动的制造和安装精度要求高；⑦制造成本较高。采用蜗轮传动的主要特点是：①传动比大，一般为i=8～80；②结构紧凑；③传动平稳；④传动时噪声低；⑤传动过程可实现反行程自锁；⑥传递效率较低，一般为0.7～0.9%；⑦在传动过程中，相啮合的齿面间相对滑动速度较大，因此摩擦损失大；⑧为减轻齿面磨损和防止胶合，常采用青铜制造，因此制造成本较高；⑨安装精度要求较高，一般用于传动功率较小的场合，且不宜作长时间连续运转。采用滚子链传动的特点是：①传动稳定，没有弹性滑动和打滑；②传动比准确；③传动效率高；④承载能力较大；⑤链条对轴的作用力较小；⑥结构紧凑，能在高温、有水或油等恶劣环境条件下工作；⑦高速传动时，冲击和噪声较大；⑧传动链磨损后，易发生脱链现象。2．上铜排链线速度的确定由上铜排链的传动过程可得，上铜排链主动轮的最大转速为：1098765maxmaxZZZZZZnn××××=大电电上ff式中：Z5、Z6——分别是变速齿轮箱主、从动齿轮齿数，其齿数比决定切丝宽度b；PDFcreatedwithFinePrintpdfFactorytrialversion、Z8——变速齿轮箱蜗轮副，Z7=4、Z8=39；Z9、Z10——上铜排链传动箱蜗轮副，Z9=2、Z10=41。那么：)(4.241239450016015006565maxrpmZZZZn=××××=上同理可得，上铜排链主动轮的最小转速为：)(96.065minrpmZZn×=上上铜排链的最大线速度602maxmax上上上nRV×=p式中：R上——上铜排链主动轮半径，R上=111.5mm由上式可得：)/(28604.25.11126565maxsmmZZZZV=××=p上同理可得，上铜排链的最小线速度为：)/(2.1165minsmmZZV=上当切丝宽度b=0.65mm时，Z5=138，Z6=102。因此：rpmn25.3max=上，rpmn3.1min=上smmV/88.37max=上，smmV/15.15min=上3.下铜排链线速度的确定由下铜排链的传动过程可得，下铜排链主动轮的最大转速为：12118765maxmaxZZZZZZnn⋅⋅⋅=大电电下ff式中：Z11、Z12——下铜排链蜗轮副，Z11=3，Z12=37。则：rpmZZZZn6565max99.33733945001601500=××××=下同理可得，下铜排链主动轮的最小转速为：rpmZZn65min6.1=下PDFcreatedwithFinePrintpdfFactorytrialversion那么，下铜排链的最大线速度602maxmax下下下nRV⋅=p式中：R下——下铜排链主动轮半径，R下=74.25mm。则：)/(316099.325.7426565maxsmmZZZZV=××××=p下同理可得，下铜排链的最小线速度为：)/(41.1265minsmmZZV=下当切丝宽度mmb65.0=时，rpmn40.5max=下，rpmn16.2min=下smmV/94.41max=下，smmV/83.16min=下4.铜排链快退线速度V快退的确定由上、下铜排链传动过程可得，上铜排链主动轮快退的转速为：1091413ZZZZnn××=电上快退式中：Z13、Z14——快退齿轮的齿数，Z13=35,Z14=140；n电——快退电机的转速，n电=960rpm.则：)(71.1141214035960rpmn=××=上快退那么，上铜排链快退的运动速度为：)/(137.0/1376071.115.1112602smsmmnRV==×××=×=pp上快退上上快退同理可得，下铜排链主动轮快退的转速为：)(46.193731403596012111413rpmZZZZnn=××=××=电下快退则下铜排链快退的线速度为：)/(151.0/1516046.1925.742602smsmmnRV==×××=×=pp下快退下下快退三、RC4切丝机传动系统的主要功能RC4切丝机的主传动主要完成两个功能：使上、下铜排链将烟叶（梗）送至刀门和驱动PDFcreatedwithFinePrintpdfFactorytrialversion刀辊旋转。由于铜排链喂料速度和刀辊的速比将影响切丝宽度，因此使二者保持严格的速比，是保证切丝宽度一致的首要条件。RC4滚刀式切丝机是依靠机械固定传动比来实现的，要改变切丝宽度可通过变速齿轮箱里的交换齿轮来实现，要改变生产的产量，则可改变主电机的转速。当使用铜排链快退电机时，变速齿轮箱里的气动离合器自动断气，使变速齿轮箱里的蜗轮和蜗轮轴空套，仅使上、下铜排链传动箱里的蜗轮副传动，与变速齿轮箱的传动关系因气动离合器的断气而中断，这样快退电机动作时仅使上、下铜排链快退，与其它部分无关，从而使排链中叶（梗）料后退，达到退料的目的。四、RC4切丝机切丝宽度的确定切丝机的切丝宽度实际上就是被切烟叶(烟梗)在两次切割之间向前输送的距离，可通过下式求得。每转刀数刀辊转速平均流速烟梗刀门处烟叶切丝宽度×=)(b式中，刀门处烟叶(烟梗)平均流速可以认为就是上、下铜排链在刀门口的平均线速度，通过主传动系统图已求得上、下铜排链在刀门口的线速度分别为：)/(28maxsmmZZV从主上=)/(31maxsmmZZV从主下=则烟草物料在刀门口时的平均速度为：)(maxmax下上平均VVKV+=式中：Z主，Z从——分别为变速齿轮箱中主、从动齿轮的齿数；K——平均流速系数，一般取K=0.52。则：从主从主从主平均ZZZZZZV68.30)3128(52.0=+×=由式3221ZZZZnn×××=大电电刀ff知：秒转分转刀/8/480max==nPDFcreatedwithFinePrintpdfFactorytrialversion那么，切丝宽度从主从主ZZZZb48.08868.30=×=这就是切丝宽度与交换齿轮齿数比的关系式。事实上，不论主电机转速为多少，刀辊转速与上下铜排链主驱动轮的转速比始终是一致的。由上式可知，这些轴的转速对切丝宽度无影响，即在各轴传动比确定的情况下，切丝宽度仅与变速齿轮箱内的交换齿轮的齿数比有关。若切丝宽度为已知，则主、从动交换齿轮齿数比48.0bZZ=从主由于两交换齿轮的安装中心距是一定值，所以它们的齿数和也是一个定值，为240。即：240=+从主ZZ，或从主ZZ-=240代入上式可得：bbZ+=48.0240主例：已知切丝宽度为0.7，则主、从动轮齿数计算如下：1427.048.07.0240=+×=主Z则：98142240=-=从Z由上可知，切丝宽度可以任意选择，只需选配合适的交换齿轮齿数比即可。但是，切叶丝机和切梗丝机对于切丝宽度的选择范围有所不同，一般来说，