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／分.
根据动,静平衡选择的原则,L／D大于1,但工作速度很低60转／分,故选取静平衡.
根据表1中所述原则,此辊可按“机床及一般机械的转动件,一般电机转子,特殊要求的发动机个别转动件”所同类等级,可选择平衡精度同类等级为G6.3级.再按工作速度60转／分,查对图3,但图3中G.6.3级,最低速度为150转／分, 故提高速度等级,按工作速度为150转／分进行查对,查得结果许用偏心量为400μm.
即在重心处允许的偏心力矩为M=0.40×G=0.40×61Kg=24400克.毫米. 转换成外圆处允许的偏心重为G外圆=M／R=24400／45=542.22克. 但从实际平衡作用上看,特别是长辊筒在直径较大,重量较重时,其转换成外圆处的允许的偏心重G外圆数值,一般偏大,满足不了长辊筒实际工作的需要. 4.2.2 根据日方静平衡加工的经验数据,其长辊筒在辊筒外圆处的许用不平衡量 按(1／1000)G进行考核. 按上述实例,即外圆处允许的偏心重为G外圆=(1／1000)×61Kg=61克.与上述查表得出的外
圆处允许的偏心重为G外圆=542.22克的数值相比,平衡的精度高出近9倍之多,.
假设此长辊筒为刚性辊,加工后的直线度为0, 则从外圆允许的偏心重为G外圆=61克,转换成重
心处允许的偏心距为e=(61克×R)／G=0.045毫米.即此辊在刚性体的条件下,其重心只允许偏移0.045以下,否则超差不合格.按此精度,以工作速度300转／分,反查图3,得出相当于G1级以上的平衡精度.精度非常高.
或根据静平衡的许用配重值公式计算为： m=eω×G/R×10000/n---------- g 将m=50g，G=61kg, R=45mm, n=60 r/min 代入则： eω= m/（G/R×10000/n）=50/(61/45×10000/60)=0.2213级 即在工作速度60转/分和情况下，外圆处为50克时其精度等级相当于G0.22级，比G1级高，比最高级G0.4级还高1倍之多。
而此件长径比L／D=3070／90=34.1,其 L／D之比大于30为超长辊筒.加工中弯曲变形极
难控制.而日方此件规定为外圆处允许偏重值为50克,相当于是(1／1220)G允许的力矩值. 其转换重心计算只允许偏移0.0367以下,否则超差不合格.此精度对如此超极易弯曲变形长辊筒来说很难于保证的。 综上所述, 选取许用不平衡量时,应根据其具体的综合条件情况而定,为此建议:
①辊筒的总长与辊面直径之比L／D大于1—20,直径大于φ120,并具有足够的配焊配重棒,块的设计结构及空间位置,其静平衡在外圆处的许用不平衡量值,可按(1／1000)G计算确定. ②辊筒的总长与辊面直径之比L／D大于30,直径小于φ120,全长直线度控制在7级精度以下的,建议其静平衡在外圆处的许用不平衡量值,可按2—4倍的(1／1000)G计算确定.否则设计应改进结构,尺寸和材料,并从设计和工艺手段进行攻关,以提高辊筒刚性和加工精度. ③其余的需根据辊筒使用功能,工作速度, 设计结构,主动,被动和配焊配重棒空间位置及工艺加工精度等综合情况确定.
5. 设计对平衡在图纸中应注明的数据:
5.1 在图中应给出平衡的类型和许用不平衡力矩的数值. 单位: 克.毫米 (及公差范围)
或偏心距的数值. 单位: 微米 50%范围??
或者给出转子的质量,工作速度及平衡精度等级等数据.(动、静平衡的许用不平衡量值相差一倍.) 5.2 在图中应予留或注明平衡所需的配焊棒、块或去除重量的位置和要求.
5.3 必要时,在图中还应给出平衡机的支承形式和它们配置驱动装置、选择的平衡速校正的平面位置.
- 6 - 5.4 在图中有时还要说明与平衡工作有关的转子的制造和装配程度情况,例如,带不带飞轮、键或其它类似的零件. 5.5 零件的制造公差,形状公差和装配的配合间隙等,应必须要小于许用不平衡偏心 距的值,否则其平衡无意义. 5.6 选取许用不平衡力矩的精度等级时,必须考虑工件的刚度,结构型式及其变形引起的挠曲而造成的质量偏移. 5.7 对于许用不平衡力矩的精度等级,应根据工件的使用要求,经济合理性的选择确定.避免不必要的过高的高精度平衡要求. ▲ 对一般长辊筒类零件, 为了便于平衡配重的按排,建议轴头结构形式改为下形式,仅作参考.见如下示意图: ------此仅作参考.
图中件1轴颈,件2筋板,件3堵盖.先将件1轴颈和件2筋板焊在一起,加工外圆配合尺寸,然后装入辊筒内焊接,此时件3堵盖先不把上或先不焊上,待辊筒半精加工找好平衡后再将件许3堵盖把上或焊上.这样找平衡时,有配焊配重棒,块的空间,腔内切屑易清理,最后焊件3堵盖把上或焊上,这样外表面很美观.但此结构是否可行,但许有待验证.
▲如果辊筒刚性太差,也可将中间筋板貫穿辊面总长,本次日东项目就是采取这种结构的.
6. 长辊筒平衡工艺的按排和注意事项: 6.1 毛坯材料的不平衡因素:
长辊筒一般是由薄臂管或多层复合管和两端轴头焊接而成, 薄臂管大多采取20号无缝钢管.根据国标YB231-70无缝钢管尺寸偏差的规定:
钢管的弯曲度偏差:
臂厚≤15mm------------------弯曲 ≤1.5mm／m 臂厚＞15~30------------------弯曲 ≤3.0 mm／m 臂厚＞30----------------------弯曲 ≤4.0 mm／m 臂厚均匀度偏差:
外径＜57mm的各种臂厚---------- 臂厚的均匀允差±15%
臂厚3~20---------------------- 臂厚的均匀允差+12.5% ~ -15% 臂厚＞20----------------------- 臂厚的均匀允差±12.5%
从毛坯材料看出,长辊筒的中的钢管弯曲和臂厚偏差是造成整体辊筒不平衡的重要原因之一,在实践中证明,最大可造成80公斤到100公斤偏重.因此对辊筒中的钢管在工艺中采取加工内孔和外圆以保证同轴或者内孔不加工采取借车或在内孔中预焊配重棒的工艺方法,是减少整体辊筒不平衡量的有效的工艺措施.
建议:
① 内孔直径大于φ100,长度小于1200左右的刚性较好的钢管筒体,工艺采取以外圆为基准车内
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孔,保证内外圆同轴. (即不管设计要不要求内外圆加不加工,工艺上均采取加工方法)
② 内孔直径小于φ100, 长度大于1200以上或者长径比＞12的,直径比较小且细长的筒体,工艺
最好采取推镗内孔,特长件可采取两端对推镗加工内孔,以尽量减少偏重.
③ 长径比＞12的, 内孔直径在φ150以上的厚皮长筒体, 工艺采取借车外圆或在内孔毛坯面处
焊配重棒进行初步予平衡.其工艺措施、有关规定和借车偏心距e公式参见下条内容. ④ 借车修偏法:
a) 长辊筒借车近似公式:
e=80000(G外圆／D×L工件)---------------- mm
其中: e----------中心偏心距 mm G外圆-----平衡机在外圆处得出的借偏重量值 kg D----------工件车前的直径 mm L工件------借车偏工件的长度 mm
b) 长辊筒借车移位的规定和方法:
长辊筒类工件平衡采取借车方法时,均按动平衡机做出的轻点标记反180度方向位移e值进行借车加工, 注意工件中心的位移量为e值,用千分表旋转测量跳动值为2 e. 静平衡偏重值结果是指外圆面处的偏重量值G外圆. ⑤ 焊配重修偏法: 见下图示
带轴颈辊筒的配重棒修配法简图 焊前辊筒的筒体配重棒修配法简图
a) 长辊筒体工件平衡采取焊配重棒方法时, 均按轻点标记的同方向中部相应r 配焊部位进行配焊加工. 动平衡结果要求给出在需要进行焊接配重棒r处重心点的偏重量值G. 此中心点由动平衡机操作者根据工艺要求控制,并做出具体位置和重量值的标记.
b)焊配重棒的长度,根据具体情况,最长应不超过300~400左右.要求可两端分配焊接, C)配重棒的焊缝必须牢固,其焊缝长度应不小于配重棒的1／3. ⑥ 去重修偏法.
在设计允许的部位,采取钻孔、铣削、刨削、偏心车削、打磨、抛光、激光熔化金属等去除金属的方法消除不平衡.但注意对细长轴,刚性极差的零件,要考虑到去除金属后应力施放后的变形引起的二次不平衡.(例如大键槽铣后均发生变形) (设计必须注明键槽铣出还是不铣出时作平衡的明确要求,如果按装长键的话应在末铣键槽前作平衡试验,如果是空槽则要求设计必须给出对称铣削槽口的位置以达到平衡的目的) ⑦ 机械固定配重块修偏法.
在设计允许的部位, 采取将配重块用螺钉,卡子等紧固方法固定配重块消除不平衡.这种方法避免了因焊接配重块而产生变形引起的二次不平衡.
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例如6850海绵辊采取在两端轴颈按装偏心套方法，
⑧ 对于复合型辊筒(如加热辊,冷却辊等)必须从里向外,逐层采取减小或消除不平衡的预先平衡工艺措施,以保证最后整体不平衡量最小的工艺要求.
6.2 轴头焊接与配重棒焊接的不平衡因素:
6.2.1 轴头焊接偏心不平衡:
轴头组对焊接时,因组对时按装的偏差,焊接时焊接应力的变形,使轴头的轴心发生位
移,特别是长度较长轴头,这种偏移量有时很大.因此工艺上要求必须以筒体外圆为基准修正中心孔,然后车圆轴头各部,以保持整体辊筒剩余不平量最少.为了具有足够的修整量,设计对轴头必须留出一定的加工余量.轴头与辊筒的配合公差要合理选择,保证定位精度,另外要严格规范焊接工艺,采取对称点焊接,保证对中性.
6.2.2
焊配重棒变形的不平衡:
① 辊筒整体平衡时,采取钻孔插入配焊棒焊接,特别是较长的轴头,焊后均产生整体辊筒中心的偏移,造成新的不平衡。见下图所示.。
工艺上为减小或消除焊接引起的轴颈中心的偏移,应采取以下措施:
a) 采取氩弧焊接和严格的焊接规范,来控制和减少焊接的变形量.使变形控制在允许的范围内.
b) 对于轴颈较长,直径较细.(建议长度大于300,直径小于φ50的),建议工艺采取顶两端中心孔,检查大外圆同轴度,其振摆值大于0.03-0.05的,建议应增加以大外圆为基准车修两端中心孔的工序,然后再磨加工.因此要求两端轴颈必须留有足够的预留磨量. ② 见上图,轴端结构有单法兰和双法兰型式,焊配重棒是采取钻孔后插入焊牢一端,成为单
支点悬臂梁型式,特别是对轴颈为单法兰结构时,其焊接棒插入的方向、角度、长度及焊接引起的变形,均影响着焊接棒的准确位置,从而引起新的不平衡.
工艺上为减小或消除焊接引起的轴颈中心的偏移,应采取以下措施:
a) 焊接棒的长度不得太长, 这种单支点悬臂梁的型式,因旋转时产生的离心力,在其一端