Q48 悬链式抛丸清理机爬坡吊钩的结构设计

2015-07-11李建亮李长春

铸造设备与工艺 2015年3期

李建亮，李长春

（1.山东开泰抛丸机械有限公司，山东滨州 256217；2.济南大学，山东济南 250022）

悬链式输送机又称架空式输送机，是具有空间封闭线路的连续运输设备。输送的工件悬挂在空中，将工件按照预定的线路运往指定地点，在连续输送的同时可进行多种工艺操作，如抛喷丸清理、涂装、干燥和家禽屠宰等，可实现有节奏的自动化流水线生产，广泛应用于机械、汽车、电子、家用电器、轻工、食品、化工等行业大批量流水生产作业中。悬链输送可节省生产面积，能耗小，提高生产效率和产品质量，是实现企业物料搬运系统综合机械化和自动化的重要设备。

Q48悬链式抛丸清理机可采用连续运行、步进运行或积放推进式悬链输送被抛打清理的工件，连续运行式是将工件悬挂在吊钩上，匀速连续循环地通过抛丸室，工件边自转、边随吊钩前进、边受到抛打清理；步进运行或积放推放式悬链输送工件在加卸料区和抛丸区分别处于停止状态，其工作次序为上料→移动→抛丸（自转）→移动→下料依次循环工作，实现定点装卸、定点抛丸清理工件，吊钩的吊重一般在50kg～2000kg，悬链式抛丸清理机生产效率高，运行可靠，对表面及内腔较复杂的工件，如发动机缸体缸盖、电机壳等清理效果尤佳，是汽车、拖拉机、柴油机、电机、阀门等行业抛丸清理的理想选择，适用于大批量中小型工件的抛丸处理。

由于环境场地不同，悬链的走向不同，悬链的结构样式也不同，如直线行走样式、爬坡样式或回转样式等，悬链上的吊钩结构也不同。由于悬链线比较长，悬链输送过程中有时需要绕过障碍物，通常会出现爬坡的现象。悬链线爬坡时，吊钩倾斜吊挂工件，很容易出现吊钩弯曲、折断和变形等现象，悬链爬坡导致吊钩折断等问题将会影响到生产线的整体运行，影响工件抛丸清理的效率。本文基于开泰生产的Q48悬链式清理抛丸机因导轨爬坡而导致吊钩出现的问题，进行分析与研究，并提出相应的改进意见。

1 吊钩爬坡分析

吊钩的结构直接影响着设备的运行，而吊钩的设计基于两点：其一是工件运行要足够平稳；其二是输送时吊钩和工件要处于铅垂状态。图1是原来的吊钩爬坡时悬链和吊钩的结构形状，从图1可以看出吊钩的受力杆始终与导轨的运行方向垂直，导轨高度变化即爬坡过程中，吊钩的受力杆是倾斜的，当吊钩底部悬挂工件时，工件的重量集中作用在整个吊钩上，因吊钩的受力杆长度方向与工件重力方向不垂直，一部分应力集中在了吊钩与其连接的防护板上。从而引发吊钩的弯曲甚至断裂。图2、图3是设备工作现场拍摄的照片，工件重量小于500kg，由于悬链运行是环形运转，所有吊钩系统均要经过导轨爬坡部分，因此当吊钩挂满工件时，悬链系统上的所有吊钩均有不同程度的折弯，有的甚至产生折断。由于吊钩的折弯和折断导致吊钩无法进入室体，从而影响了设备的整体运转。

图1 爬坡时悬链和吊钩的结构形状

图2 悬链爬坡时吊钩与工件

图3 断裂的吊钩

2 爬坡吊钩的结构改进

从图1和图2可以看出，吊钩在爬坡时，工件的大部分重量集中在吊钩与防护板之间，吊钩不仅受到轴向拉力，还受到垂直于吊钩轴向的载荷，导致吊钩产生附加的剪切应力和弯曲应力。

如图4所示，将吊钩的连接套设计成铰接形式，吊钩上的密封板固定在室体上，通过铰接把垂直于吊钩轴向的载荷转移到倾斜的导轨上，使得吊钩与吊挂的工件保持铅垂向下的状态，工件的重量通过铅垂的吊钩传递给悬链及导轨，消除了吊钩承受的径向受力，避免了吊钩产生的附加弯曲应力和剪切应力。

图4 吊钩系统结构示意图

现设计的吊钩系统结构如图4所示，吊钩结构如图5所示，在图5中，链轮轴连接件9的上部通过链轮轴销轴8与链轮轴7相连，链轮轴连接件9的下部通过连接件销轴10与吊钩连接件11相连，链轮轴连接件9的下部与吊钩连接件11可绕连接件销轴10在吊钩前进方向平面内转动，使得导轨及吊钩爬坡时，由于工件重力作用，吊钩始终处于垂直状态，如图6所示。吊钩连接件11与吊钩（图4中的7）可在垂直于悬链前进平面内转动，灵活调整吊钩的横向位置。该结构中链轮2被链条（图中未示出）驱动，通过键连接带动链轮轴7、链轮连接套4、链轮轴连接件9、吊钩连接件11和吊钩转动，工件在抛打清理的过程中，一方面随悬链移动前进，另一方面工件要绕吊钩和链轮的轴线转动，以抛打到工件的各个部位。

图5 铰链连接的吊钩结构

图6 （爬坡时）现设计的吊钩系统结构

原来的吊钩结构要比现在的吊钩结构复杂。从密封上来说，原来的吊钩将密封板等较重的零件全部固定在吊钩上，这就局限了吊钩的活动性与灵活性；而现在的结构将原来的吊钩上密封层全部转移到固定的抛丸室体顶部，形成一条密封槽，而吊钩仅仅是一根简单的圆钢，这样吊钩的灵活性大大提高。从吊钩爬坡时所承受的力来说，原来的吊钩爬坡时，吊钩是与导轨的方向垂直的，导轨平面和吊钩轴向相对于水平方向都是倾斜的，所以吊钩承受了垂直于其轴线的径向力，因此吊钩承受一定的弯曲应力，将会导致吊钩产生折弯和断裂；而改进的吊钩采用铰接结构，吊钩的轴线始终垂直于水平方向，吊钩所受的力只有轴向力，而没有弯曲应力，所以吊钩不会出现折弯和断裂的现象。因此，无论是从结构的复杂性，还是从使用寿命等方面看，改进的吊钩结构更能够适应目前设备用户的需求，设备的使用性能得到改善，使用寿命得到有效增加，设备维修成本也大大降低。