一種高強(qiáng)度繩輪及繩輪輪襯更換方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度繩輪，其特征在于，所述繩輪整體結(jié)構(gòu)為鍛造件，包括主軸，輪緣、輪輻、輪轂，輪襯，張緊鋼絲繩，所述主軸與輪轂之間裝有四列圓柱軸承，在軸承兩側(cè)端面上設(shè)置有防塵、防潤滑脂外泄密封；所述繩輪本體通過螺栓裝在固定支架上，在輪輻周向開有至少4個消除應(yīng)力的?50mm的孔洞。本發(fā)明所述的高強(qiáng)度的繩輪以及繩輪輪襯更換方法，與傳統(tǒng)的繩輪相比較具有如下的有益效果：（1）繩輪輪緣部位強(qiáng)度大幅度提升；（2）輪襯使用壽命大大延長；（3）由于輪襯內(nèi)側(cè)面圓弧面嵌在輪槽中，保證輪襯與輪槽之間不打滑，鋼絲繩與輪襯磨損小，繩輪不易損壞；（4）輪襯拆裝簡單，方便。
【專利說明】一種高強(qiáng)度繩輪及繩輪輪襯更換方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種冷軋高強(qiáng)度臥式活套繩輪，以及改進(jìn)繩輪輪襯更換方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代冶金冷軋軋鋼企業(yè)為了保證連續(xù)性生產(chǎn)，全都采用了活套裝置，梅鋼冷軋酸洗一連軋機(jī)組也配有3個臥式活套，它們的作用是保證帶鋼焊接、切邊剪換剪刀以及軋機(jī)換輥時其它設(shè)備能夠正常連續(xù)生產(chǎn)。3個活套的形式相同，區(qū)別僅在帶鋼儲放量上有差別。活套車鋼絲繩牽引系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動3個繩輪，繩輪通過摩擦力帶動鋼絲繩運(yùn)動，最終帶動活套小車在軌道上移動，鋼絲繩一端固定，另一端與液壓缸連接，提供初始靜張力。繩輪摩擦塊始終與鋼絲繩接觸。繩輪主要承受鋼絲繩的初始張力和電機(jī)驅(qū)動扭矩。鋼絲繩在繩輪上的包角180°，鋼絲繩與繩輪接觸的區(qū)域為受載區(qū)，其余為空載區(qū)，在空載區(qū)的繩輪幾乎不受力，在承載區(qū)，繩輪受到鋼絲繩的靜張力和由靜張力引起的摩擦力。原有設(shè)備活套車的牽引由3套繩輪驅(qū)動裝置組成由于活套繩輪排放設(shè)計的特殊性，1#3#繩輪處于豎直放置，2#繩輪處于傾斜放置，與豎直面成4°夾角，鋼絲繩在1#3#繩輪中保持在一個豎直面內(nèi)，因而鋼絲繩在1#繩輪的出口處無法與2#繩輪的入口保持在一個平面內(nèi)，這自然將造成鋼絲繩靜張力在繩輪中出現(xiàn)偏載的現(xiàn)象，受力不均導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)繩輪磨損較為嚴(yán)重的狀況甚至出現(xiàn)繩輪斷裂的故障。由于冷軋生產(chǎn)的連續(xù)性強(qiáng)，節(jié)奏快，對設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)要求也較高。在生產(chǎn)初期階段就曾因為輪襯磨損嚴(yán)重而產(chǎn)生的停機(jī)故障，此后一段時間內(nèi)輪襯磨損一直較快，更換周期也因此大幅度減少，若如不及時更換將造成鋼絲繩直接與輪槽相摩擦致使鋼絲繩過早損壞；張力偏載導(dǎo)致繩輪軸承損壞甚至出現(xiàn)了繩輪斷裂的事故，此種狀態(tài)下的活套繩輪是不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求的。急需一種新型長期穩(wěn)定運(yùn)行使用的結(jié)構(gòu)繩輪。經(jīng)過檢索，中國專利申請?zhí)?CN91223388.5《組合式尼龍襯托繩輪》以及申請?zhí)?CN200620089795.9《鋼繩牽引帶式輸送機(jī)托繩輪》的兩種繩輪裝置。但是該裝置存在以下缺陷:一是該兩種裝置在冷軋大張力活套上使用現(xiàn)場難以實現(xiàn)，因為該兩種裝置所受的主傳送的力只能在垂直與繩輪上，對于活套繩輪排放設(shè)計的特殊性偏心上不適用。二是該裝置對于大張力下輪襯的磨損更換也不好控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種新型的高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)改進(jìn)繩輪及優(yōu)化繩輪輪村更換方法，主要解決原有技術(shù)存在的現(xiàn)場使用效果不佳的技術(shù)問題。
[0004]以前，經(jīng)過對生產(chǎn)過程中繩輪出現(xiàn)異常狀態(tài)觀察，發(fā)現(xiàn)異常主要發(fā)生在輪緣處，且具有一定的方向性，通過對繩輪設(shè)備的圖紙研究和生產(chǎn)現(xiàn)場實際受力張緊過程的長期跟蹤觀察，在結(jié)合故障繩輪的裂紋現(xiàn)象，最終確認(rèn)為原設(shè)計并不適合大張力下的載荷需要。采用本新型結(jié)構(gòu)會大大延長槽體輪襯的更換周期，降低維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，提高工作效率和大大降低成本。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種高強(qiáng)度繩輪，其特征在于，所述繩輪整體結(jié)構(gòu)為鍛造件，包括主軸，輪緣、輪輻、輪轂，輪襯，張緊鋼絲繩，所述主軸與輪轂之間裝有四列圓柱軸承，在軸承兩側(cè)端面上設(shè)置有防塵、防潤滑脂外泄密封；所述繩輪本體通過螺栓裝在固定支架上，在輪福周向開有至少4個消除應(yīng)力的050mm的孔洞。
[0006]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述輪襯分為輪襯、輪襯以及異型連接輪襯三種結(jié)構(gòu)，所述輪襯、輪襯與異型連接輪襯配合鑲嵌在輪槽內(nèi)，所述輪襯其中間破分式不對稱結(jié)構(gòu)；所述異型連接輪襯為三破分式結(jié)構(gòu)，所述輪襯上緣圓弧與張緊鋼絲繩直接接觸。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述將輪緣外部的過渡圓角設(shè)置為R50mm。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述輪襯底部與輪槽接觸面設(shè)置為半圓形接觸，過渡圓角設(shè)置為R36mm，并在第一安裝輪襯與最后一個安裝輪襯之間結(jié)合部位采用一種異型輪襯結(jié)構(gòu)，減少安裝步驟及縮短安裝時間，輪襯中間部位整體設(shè)置為斜鍥結(jié)構(gòu)，兩棱邊夾角為30°，下方設(shè)置為六方體防脫落結(jié)構(gòu)。其目的在于更換更加便捷、快速，斜鍥結(jié)構(gòu)在安裝時被打入趨緊輪襯邊部兩側(cè)輪襯與輪槽，向外擠出貼緊兩側(cè)輪襯邊片，六方體結(jié)構(gòu)中的兩個側(cè)面在被打入后深入到兩側(cè)輪襯邊片的倒角處，增加了預(yù)緊力，在繩輪旋轉(zhuǎn)至下方時，異型連接輪襯與其他安裝的輪襯也始終結(jié)為一體，貼緊輪槽而不會掉下。
[0009]一種高強(qiáng)度繩輪輪襯更換方法，其特征在于，所述方法如下，I)、去除鋼絲繩預(yù)緊力；2)、固定活套繩輪；3)、取出連接輪襯中間的斜鍥塊；4)、依次取出成對輪襯，按照從最后安裝的到第一安裝輪襯的順序；5)安裝第一安裝成對輪襯；6)依次安裝第二直至最后安裝的輪襯；7)安裝連接異形輪襯的兩邊部結(jié)構(gòu)；8)最后將斜鍥塊從中間部位打入。
[0010]本發(fā)明所述的高強(qiáng)度的繩輪以及繩輪輪襯更換方法，與傳統(tǒng)的繩輪相比較具有如下的有益效果:(I)繩輪輪緣部位強(qiáng)度大幅度提升；(2)輪襯使用壽命大大延長；(3)由于輪襯內(nèi)側(cè)面圓弧面嵌在輪槽中，保證輪襯與輪槽之間不打滑，鋼絲繩與輪襯磨損小，繩輪不易損壞；(4)輪襯拆裝簡單，方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明繩輪布置圖；
圖2為本發(fā)明繩輪立體；
圖3、4為本發(fā)明繩輪結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明繩輪改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)對比圖；
圖6為本發(fā)明繩輪改進(jìn)前后等效應(yīng)力對比圖；
圖7、8為本發(fā)明繩輪輪襯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:0_主軸;1-輪福;2-輪穀；3-輪緣；4_鋼絲繩;5_四列圓柱軸承;6-輪襯；7-輪襯；8_異型連接輪襯；9 —固定支架；10_密封；11_去應(yīng)力孔；12 —輪槽；13 —異型連接輪襯趨緊結(jié)構(gòu)斜鍥塊；14 一斜鍥塊防松脫結(jié)構(gòu)。

【具體實施方式】
[0013]為了加強(qiáng)對本發(fā)明的認(rèn)識和理解，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作出詳細(xì)的說明和介紹。
[0014]一種高強(qiáng)度繩輪的制造技術(shù)分析:首先，從繩輪開裂原因分析，受載區(qū)的繩輪可以看成軸對稱結(jié)構(gòu)，采用二維對稱模型對繩輪進(jìn)行非線性接觸分析，將摩擦塊與輪子接觸部位設(shè)置成接觸方式為“面-面”接觸的接觸對，接觸面摩擦系數(shù)為0.3，單元采用平面8節(jié)點(diǎn)高階單元。在繩輪驅(qū)動軸內(nèi)孔表面施加X，Y方向的約束。在鋼絲繩與摩擦塊接觸的圓弧上施加均布載荷。計算結(jié)果，從繩輪的最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力分布云圖3中，可以看出繩輪輪緣部位受到擠壓應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)按等效應(yīng)力評估其強(qiáng)度。最大值位于過渡圓角處為8.337MPA,當(dāng)存在偏載時，即鋼絲繩與摩擦塊接觸圓弧是一段圓心角小于170°的圓弧，這時鋼絲繩作用在摩擦塊單位面積上的均布載荷要變大，以平衡鋼絲繩的張力。當(dāng)鋼絲繩偏載30° (即鋼絲繩與摩擦塊接觸圓弧的圓心角為140°時，繩輪在偏載下的等效應(yīng)力云圖3，從圖中可以看出過渡圓角處的等效應(yīng)力最大值為σ max=122.075MPA,比無偏載時該處的等效應(yīng)力值8.337MPA要大上15倍，從分析結(jié)果上看，必然會出現(xiàn)繩輪開裂的狀況。由于偏載導(dǎo)致輪襯自然磨損加快，為了提高其強(qiáng)度，對其輪緣結(jié)構(gòu)中的長度和角度進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。
[0015]其次，繩輪在工作過程中，每旋轉(zhuǎn)一周，在繩輪受載區(qū)和空載區(qū)的2個交界處會產(chǎn)生2此沖擊載荷，因為在繩輪受載區(qū)和空載區(qū)的2個交界處，鋼絲繩對輪襯施加的壓力突變，激起輪襯-繩輪組成的彈性系統(tǒng)產(chǎn)生自由震蕩，而輪襯與繩輪之間的摩擦力使得振動迅速衰減，因此在繩輪受載區(qū)與空載區(qū)的2個交界處出現(xiàn)2次明顯的沖擊載荷，圖4所示現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)得到的繩輪開裂部位等效應(yīng)力變化的曲線，根據(jù)測試數(shù)據(jù)可以算的沖擊系數(shù)的平均值為I。43?1.62，其應(yīng)力屬于脈動循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)。繩輪轉(zhuǎn)動6176R/D，會產(chǎn)生12352次沖擊，按照每年工作330天，會產(chǎn)生4100000次沖擊。因此再此疲勞狀態(tài)下，斷裂是不可避免的。為了提高其疲勞強(qiáng)度，在對其輪緣改進(jìn)以外更對輪襯底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。
[0016]實施例1:
參見圖1一圖7，一種高強(qiáng)度繩輪，所述繩輪整體結(jié)構(gòu)為鍛造件，包括主軸0，輪緣3、輪輻1、輪轂2，輪襯，張緊鋼絲繩4，所述主軸O與輪轂2之間裝有四列圓柱軸承5，在軸承兩側(cè)端面上設(shè)置有防塵、防潤滑脂外泄密封11 ;所述繩輪本體通過螺栓裝在固定支架9上，在輪輻周向開有至少4個消除應(yīng)力的050_的孔洞11。繩輪開裂主要原因為3個繩輪位置關(guān)系導(dǎo)致偏載，致使繩輪輪槽根部應(yīng)力急劇上升，產(chǎn)生破壞，改進(jìn)后的繩輪危險部位的應(yīng)力顯著下降，使得繩輪在現(xiàn)有狀況下具有足夠的強(qiáng)度，改進(jìn)后的繩輪使用良好。
[0017]實施例2:
參見圖7、8，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述輪襯分為輪襯6、輪襯7以及異型連接輪襯8三種結(jié)構(gòu)，所述輪襯6、輪襯7與異型連接輪襯8配合鑲嵌在輪槽12內(nèi)，所述輪襯6、7其中間破分式不對稱結(jié)構(gòu)；所述異型連接輪襯8為三破分式結(jié)構(gòu)，所述輪襯6、7、8上緣圓弧與張緊鋼絲繩4直接接觸。
[0018]實施例3:
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述將輪緣3外部的過渡圓角設(shè)置為R50mm。提高其抗疲勞性。
[0019]實施例4:
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述輪襯6、7、8)底部與輪槽12接觸面設(shè)置為半圓形接觸，過渡圓角設(shè)置為R36mm，并在第一安裝輪襯6、7與最后一個安裝輪襯之間結(jié)合部位采用一種異型輪襯8結(jié)構(gòu)，減少安裝步驟及縮短安裝時間，輪襯8中間部位整體設(shè)置為斜鍥結(jié)構(gòu)13，兩棱邊夾角為30°，下方設(shè)置為六方體防脫落結(jié)構(gòu)14。其目的在于更換更加便捷、快速，斜鍥結(jié)構(gòu)13在安裝時被打入趨緊輪襯8邊部兩側(cè)輪襯與輪槽12，向外擠出貼緊兩側(cè)輪襯邊片，六方體結(jié)構(gòu)14中的兩個側(cè)面在被打入后深入到兩側(cè)輪襯邊片的倒角處，增加了預(yù)緊力，在繩輪旋轉(zhuǎn)至下方時，異型連接輪襯與其他安裝的輪襯也始終結(jié)為一體，貼緊輪槽而不會掉下。
[0020]參見圖6，以上改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖所示。在圖中可以看出等效應(yīng)力，從圖中可以看出等效應(yīng)力值最大處從過渡圓角變成了輪槽根部，其值為89.449MPA，而相對應(yīng)輪槽根部應(yīng)力僅為64.678mpa，相比原先結(jié)構(gòu)的122.075MPA，下降了 47%，大大的改善了原先設(shè)計結(jié)構(gòu)危險部位的受力狀況。
[0021]實施例5:
一種高強(qiáng)度繩輪輪襯更換方法，其特征在于，所述方法如下，I)、去除鋼絲繩(4)預(yù)緊力；2)、固定活套繩輪；3)、取出連接輪襯中間的斜鍥塊(13) ;4)、依次取出成對輪襯(6)、
(7),按照從最后安裝的到第一安裝輪襯的順序；5)安裝第一安裝成對輪襯(6)、(7) ；6)依次安裝第二直至最后安裝的輪襯；7)安裝連接異形輪襯(6)的兩邊部結(jié)構(gòu)；8)最后將斜鍥塊(13)從中間部位打入。
[0022]本發(fā)明還可以將實施例2、3、4所述技術(shù)特征中的至少一個與實施例1組合形成新的實施方式。
[0023]除上述實施例外，本發(fā)明專利還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明專利要求的保護(hù)范圍
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度繩輪，其特征在于，所述繩輪整體結(jié)構(gòu)為鍛造件，包括主軸(0)，輪緣(3)、輪輻(1)、輪轂(2)，輪襯，張緊鋼絲繩(4)，所述主軸(0)與輪轂(2)之間裝有四列圓柱軸承(5)，在軸承兩側(cè)端面上設(shè)置有防塵、防潤滑脂外泄密封(11);所述繩輪本體通過螺栓裝在固定支架(9)上，在輪輻周向開有至少4個消除應(yīng)力的050mm的孔洞(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度繩輪，其特征在于，所述輪襯分為輪襯(6)、輪襯(7 )以及異型連接輪襯(8 )三種結(jié)構(gòu)，所述輪襯(6 )、輪襯(7 )與異型連接輪襯(8 )配合鑲嵌在輪槽(12)內(nèi)，所述輪襯(6)、(7)其中間破分式不對稱結(jié)構(gòu)；所述異型連接輪襯(8)為三破分式結(jié)構(gòu)，所述輪襯(6)、(7)、(8)上緣圓弧與張緊鋼絲繩(4)直接接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度繩輪，其特征在于，所述將輪緣(3)外部的過渡圓角設(shè)置為R50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度繩輪，其特征在于，所述輪襯(6)、(7)、(8)底部與輪槽(12)接觸面設(shè)置為半圓形接觸，過渡圓角設(shè)置為1?36111111，并在第一安裝輪襯(6)、(7)與最后一個安裝輪襯之間結(jié)合部位采用一種異型輪襯(8)結(jié)構(gòu)，輪襯(8)中間部位整體設(shè)置為斜鍥結(jié)構(gòu)(13)，兩棱邊夾角為30°，下方設(shè)置為六方體防脫落結(jié)構(gòu)(14)。
5.一種高強(qiáng)度繩輪輪襯更換方法，其特征在于，所述方法如下，1)、去除鋼絲繩(4)預(yù)緊力；2)、固定活套繩輪；3)、取出連接輪襯中間的斜鍥塊(13) ;4)、依次取出成對輪襯(6)、(7),按照從最后安裝的到第一安裝輪襯的順序；5)安裝第一安裝成對輪襯(6)、(7) ；6)依次安裝第二直至最后安裝的輪襯；7)安裝連接異形輪襯(6)的兩邊部結(jié)構(gòu)；8)最后將斜鍥塊(13)從中間部位打入。
【文檔編號】F16H55/50GK104251295SQ201310261928
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】王金華, 嚴(yán)加根, 曹暉 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司