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搖臂鑽床升（shēng）降裝置的改進

2016-8-18 來源（yuán）：河南科技大學機電工程學院作者：徐春華（huá）任小中

摘（zhāi）要：探（tàn）討了搖臂鑽（zuàn）床手動升降裝置的改進問題。在分析搖臂鑽床原有變速傳動係統（tǒng）和（hé）手動（dòng）升降機（jī）構的基礎上，提出一種利用原有變速箱的動（dòng）力源和部分傳動件、僅在變速箱內增加若幹齒輪實現搖臂機自動升降的（de）方案。通過傳動分析與計算，確定了（le）所增加齒輪的結構和參數，繪製了改進後的升降裝置裝配圖。

關鍵詞：搖（yáo）臂鑽床；升降裝置；傳動係統；改進

搖臂鑽床因其搖（yáo）臂既可繞立柱回轉．還可沿立柱上下移動，主軸箱可沿搖臂徑向移動，故其適應性強，廣泛應用於單件和中小批生產（chǎn）中，加（jiā）工體（tǐ）積和質量較大的工件（jiàn）的孑（jié）L。調查發現：一些企（qǐ）業中有一些老型號的（de）搖（yáo）臂鑽床。因（yīn）其機械傳動係統或電氣控製係統存在一些問題，導致操作不便，有時還會發生傷人事故，從而被擱置（zhì）不（bú）用。為了挖掘現有設備潛力，有必要對這些設備（bèi）進行改造，使它們能夠繼續為企業效力。

例如，有一台搖臂鑽床，其變速箱與手動升降傳動係（xì）統如圖1所示，其中搖（yáo）臂（bì）升降是靠手動實現的，如圖1(b)所示。傳動（dòng）方案為：手柄5一錐齒輪軸6一錐齒輪10一升降螺母9。

圖l 某搖臂鑽床原變（biàn）速箱與手動升降（jiàng）傳動係統簡圖

因用於搖臂升降的傳動絲杆8螺距P較大（dà）(P=6 mm)，兩圓錐齒輪傳動時，盡管傳（chuán）動比較小，但因機床機架（jià）較重，升降相當費勁。為了省力（lì），采用加長手柄。當拖板接近變速箱時，進給手柄與升（shēng）降手柄容易（yì）相撞，易導致操作工人受傷。

1、確定改造（zào）方案

針對上述（shù）問題，對該鑽床（chuáng）的升降傳動裝置進行改進。有人建議在（zài）絲杆的端部裝上一部小型電動機和減速箱直接帶動絲杆轉動，通過固定在變速箱體上的螺母實（shí）現自動升降。這種（zhǒng）自動升降（jiàng）係統固然不錯，但對於所要改造的（de）搖臂鑽床來說存在以下問題：

(1)該鑽床立柱的（de）頂端麵積有限，難以安裝體積較大的電動（dòng）機和減速（sù）器。

(2)增加了傳動裝置以及（jí）控製電（diàn）路，從而提高了製造成本。

為此，作者重新分析了圖1(a)所（suǒ）示的搖臂鑽床傳動結構，本著盡量利（lì）用機床原有傳動件的原則（zé），直接利用機床（chuáng）原有電動機作為動力源。在變速（sù）箱主運動（dòng）傳動係統中增加若幹齒輪，把動力傳到升降（jiàng）螺母（mǔ）上，使螺母（mǔ）轉動，從而實現自動升降。

2、改造後的搖臂鑽床變速箱升降傳動係統

改造後的升降（jiàng）傳動係統圖如圖（tú）2所示。其首末兩端件為：電動機一絲杠螺母（mǔ）。

傳動路線表達式為：電動機一軸I—z。／z：一軸（zhóu）Ⅱ一（yī）z6／z7一軸Ⅲ一Z8／Z9一軸（zhóu）Ⅳ一Z。o／Z11一軸V(絲杠螺母)。

圖（tú）2搖臂鑽床（chuáng）變速（sù）箱升降傳（chuán）動係統圖

為便於（yú）製造。錐齒輪軸Ⅳ的大部分結（jié）構（gòu）參數仍與原來升（shēng）降係統中（zhōng）的錐齒輪（lún）軸相同。隻是（shì）將其（qí）末端的方頭結構改為圓柱狀帶平鍵（jiàn）槽的結構，以便采用平鍵與齒輪z。連接。由於固定錐（zhuī）齒（chǐ）輪軸Ⅳ徑向位置的箱體孔中（zhōng）心高（gāo）度（dù）受原有帶動絲杆及螺母運動的錐（zhuī）齒輪Z．．位置的限製。其（qí）箱體孔較接（jiē）近（jìn）箱體孔內壁。使（shǐ）得齒輪zo的分度圓（yuán）直徑受（shòu）到限（xiàn）製，而固定花鍵軸Ⅱ徑向位置的箱體孔與固定（dìng）齒輪zo徑向位置的箱體孔的距離較（jiào）遠，所以必須在（zài）花鍵軸Ⅱ和錐（zhuī）齒輪軸Ⅳ之間增加一根傳動軸（zhóu）Ⅲ，並在傳（chuán）動軸Ⅲ上裝上一個雙聯齒輪(齒數z，、忍待定)，以（yǐ）便把花鍵軸Ⅱ的動力傳到錐齒輪軸Ⅳ上。這種結構配置有利（lì）於減少傳動（dòng）齒輪的數量（liàng）和分度圓直（zhí）徑，使結構緊湊。

3、傳動比、各軸轉速（sù）、功率及轉矩的計算

為提高工作效率，要求變速箱升（shēng）降速度為800mm／min。已（yǐ）知：電動（dòng）機的轉速／'t由=1 400 r／rain，功率（lǜ）P=1．5 kW，軸I上（shàng）的齒輪（lún）齒數Z。=18，花鍵軸Ⅱ上固（gù）定齒輪的齒數厶=55，四聯滑移齒輪的齒數依（yī）次分別為z，=59、z。=66、zs=48和Z。=28，原有絲杆的螺距P=6 mm．帶動螺母及絲杆運動的錐齒輪（lún）齒數Z¨=36，軸Ⅳ的錐齒（chǐ）輪Z，。=20。設圓錐齒輪（lún）的傳遞效率為叼。=0．95，圓柱齒輪傳遞效率為’7：=0．98，聯軸器的傳遞效率為叼，=0．995。那麽：

P軸I=P。叼3=1．5xO．995=1．492 5 kWil—H=18／55

nⅡ軸=凡I軸’i I一（yī）Ⅱ=1 400×18／55=458 r／min

P軸Ⅱ=P軸I。叼2=1．492 5xO．98=1．462 65 kW

為保證800 mm／min的升降速度，錐齒輪軸Ⅳ的轉速應為：

nⅣ=nv xiv。Ⅳ=(800／6)x36／20=240 r／min

為便於製造和裝配，取雙（shuāng）聯齒輪z，、z8和齒輪互的模數均為2 toni，和原有變速（sù）箱中圓柱齒輪的模（mó）數相同。其齒數初步（bù）定（dìng）為：雙聯齒輪Z，=64，Z。=44，Z。=36。那麽：

iⅡ一_=28／64=7／16

n軸Ⅲ=n軸Ⅱ·iⅡ．Ⅲ=458x7／16=200．375 r／rain

P軸Ⅲ=P軸Ⅱ·7／2=1．462 65x0．98=1．433 kWi_一Ⅳ=44／36=11／9／7,軸Ⅳ=n,jⅢ·iⅢ一Ⅳ=200．375xlI／9=244．9 r／min

P軸Ⅳ=P軸_·叼2=1．433x0．98=1．405 kW，l軸v=n軸Ⅳ·iⅣ一v=244．9x20／36=136．11 r／rain

P軸v=P軸Ⅳ·，，l=1．405x0．95=1．335 kW

基（jī）於上述（shù）各參數，可知變速箱的實際（jì）升降速度為：

136．11 x6=816．66 mm／min

進一步可以計算各傳動軸的扭矩，進而去校核原有傳動軸和確定新增傳動軸的直徑(計算過程略)。

4、改造（zào）後的變速箱升降傳動結構圖

圖3所示為改進後（hòu）的變（biàn）速箱升降傳動結構（gòu）展（zhǎn）開圖。其中花鍵軸6上的齒輪5和（hé）四聯滑移齒輪7都是原機（jī）床變速箱中的傳動件（jiàn），而過渡軸9、錐齒輪軸3及其軸上的齒輪是新增添的。但並未影響原（yuán）機床各部分結構和（hé）外觀。

圖3改進後的（de）搖臂鑽床升（shēng）降傳動（dòng）裝置

5、結（jié）束語

探討了如何把某搖臂鑽床的手動（dòng）升降裝置改進成機動升降裝置的問題（tí）。遵循節約、實用的原則，在不影響原（yuán）機床各部分結構和外觀的前（qián）提下，利用變速箱原有的電動機和部（bù）分傳動件，並在變速箱的有限空間（jiān）內（nèi）增添了一些傳動件，增添的零部件結構簡單（dān）、易於製（zhì）造。

參考文獻：

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[4]韋宗源．Z30125x40大型搖臂鑽床的設計[J]．廣西工學院（yuàn）學報（bào），2005，16(3)：110-112．

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