程 峰

( 浙江盛元化纤有限公司，浙江 萧山 311247)

设备与控制

我司的德国巴马格FK6-1000型加弹机投入使用多年，在维护过程中发现，设备故障点多发生在第一罗拉过桥，主要表现张紧轮轴承抱死、同步皮带跑偏或脱出。经过研究发现，故障原因主要是过桥皮带张紧轮座的紧固结构设计不合理，紧固螺栓过长所致。为此，我们对过桥传动部分做了改造，收到了良好效果，下面是改造的具体情况。

1 改造前第一罗拉传动结构与分布

德国FK6-1000型加弹机第一罗拉传动结构跨度大，整个过桥底板上安装有3个齿轮座，其中两个为张紧轮夹紧座(如图1)[1]。

两张紧轮均通过夹紧座夹紧，A由一块厚度为30 mm的垫板垫高，B由两块厚度为30 mm的垫板垫高。垫板均为竖直方向安装，其自身的重力完全靠板面之间的摩擦力来支撑。夹紧座与垫板通过两颗M10×100的紧固螺栓套穿在一起，并紧固在过桥底板上。更换和调校皮带时需松开这两颗紧固螺栓，此时垫板及夹紧座向下的力，全都施加在紧固螺栓上。在张紧皮带的过程中，紧固螺栓承受较大弯矩作用，随着拆卸次数的增多和机台固有振动的存在，紧固螺栓发生弯曲变形，螺栓的紧固力逐渐减弱。运行中垫板易出现滑移，此时螺栓进入长期承受弯曲应力的状态，变形量逐渐增大，导致张紧轮在运行中倾斜，从而酝酿了以上故障的发生。维修中螺栓经常陷入松紧两难的局面，给维修带来极大的不便，大大降低了维修效率。

图1 过桥传动简图

2 张紧轮座板改造

通过现场测绘与分析，本人设计了一套结构简单，操作方便的固定支撑式结构来代替原来的压紧垫高式结构(如图2)。

图2 固定支撑式结构简图

把原来完全起垫高作用的30 mm厚垫板除掉，用4根17 mm×17 mm的方铁来支持一块15 mm厚U型板代替。方铁一端车M12的外牙，并在过桥底板上的相应位置开4个M12的螺纹孔，M12的螺纹孔与方铁一端M12的外牙相配。方铁的另一端开M10的螺孔，U型板通过4颗M10×25的螺栓固定于4根方铁的另一端。张紧轮夹紧座通过两颗M10×40的螺栓固定于U型板上，与原M10×100的螺栓相比，整整短了60 mm。根据实际需要，可以在U型板上多开一对M10螺纹孔，用于调节皮带张力时备用。

3 改造前后薄弱处的受力分析对比

3.1 皮带张紧过程中，紧固螺栓的受力分析

在皮带张紧过程中，紧固螺栓未完全紧固，其主要承受弯矩作用，所受的弯矩随着皮带的张紧逐渐增大，直到皮带达到工作时的张紧度，此时紧固螺栓所受的弯矩最大[2]。下面以张紧轮B的结构为例进行分析(如图3)。

图3 紧固螺栓受力简图

设单个垫板的重量为GN，在皮带的作用下，张紧轮夹紧座对螺栓的最大合力为FN。改造前，已知垫板厚度为30 mm，张紧轮夹紧座厚度为25 mm。可知夹紧座装置对螺栓产生的弯矩力臂为30+30+25=85 mm；第一块垫板对螺栓产生的弯矩力臂为30/2+30=45 mm；第二块垫板对螺栓产生的弯矩力臂为30/2=15 mm。螺栓所受的最大弯矩用M1表示，M1={F×85+G×(45+15)}×10-3N·m。改造后，螺栓所受的最大弯矩用M2表示，M2=F×25×10-3N·m。不难得出M2

3.2 设备正常运转时，紧固螺栓的受力分析

当皮带张力调校到工作要求时，紧固好螺栓，此时螺栓不再受弯曲应力，整个张紧机构在竖直方向只靠板面之间的摩擦力来支持，而提供摩擦力的正压力就是螺栓的紧固力(如图4)。

图4 张紧机构受力简图

因为整个机构的材质基本相同，可以把过桥底板与垫板，张紧轮夹紧座板与U型板之间的摩擦系数近似看做相同，用μ表示[3]。改造前螺栓需提供的最小紧固力用N1表示，改造后螺栓需提供的最小紧固力用N2表示。过桥底板与垫板之间所需的最小摩擦力为：f1= (2G+F)N，N1= ((2G+F)/μ) N；U型板与张紧轮夹座之间所需的最小摩擦力为：f2=FN，N2=(F/μ)N。

N2

4 结束语

从所受力矩分析可知，用于张紧机构中的紧固螺栓不宜过长，否则易形成悬臂梁，发生弯曲变形，影响正常使用效果，甚至会出现设备故障。改造过程中，应注意：(1)17 mm×17 mm方铁两端面的平行度及各方铁长度的一致性要保证，各螺纹孔中心线要求与开孔面保持较好的垂直度。(2)U型板上开沉孔与4根方铁连接。(3)安装完后，U型板平面要求与过桥底板面保持较好平行度。实践证明此改造是切实有效的，结构设计简单，成本低廉，可实施性强。通过改造，设备运行的持续性、稳定性有所提高，设备故障率大大减少。

[1] 刘鸿文. 材料力学 [M].第3版. 北京：高等教育出版社，1992.9.

[2] 何世禹. 机械工程材料[M].第1版. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社，1990.5.

[3] FK6-1000 texturizing machine spare parts[Z]. 德国巴马格有限公司，2006.3.