整体无心轴托辊管体旋压道次的试验研究.pdf

第 3 0卷第 l 2期 2 0 0 9年 1 2月 煤 矿 机 械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y V0 1 ． 3 0 No ． 1 2 De c ． 2 o o 9 整体无心轴托辊管体旋压道次的试验研究 木 李 长 胜 。贺 红 艳 河南机 电高等专科学校 ， 河南 新 乡 4 5 3 0 0 2 摘 要 缩颈旋压工艺是制造无心轴托辊的最佳方法之一 在旋压成形过程中， 旋压道次的选 择对旋压后 管体零件的局部 变薄以及拉 裂等缺陷有重要影响。将普通车床 C 6 1 4 0改装成 P X 一 3旋 压设 备 ， 对外 径 1 o 8 mm， 壁厚 t 4 mm， 材 质为 2 0钢 的无 缝钢 管进行 缩 颈旋压 试验 ， 确定 了合理 的 旋压道 次 ， 完成 了托 辊 的缩颈 旋压成 形 。 关键 词 旋压 式无心 轴托辊 ；旋压 道 次 ；管体 ；试验研 究 中图分类 号 T D 5 2 8文 献标 志码 A 文章编 号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 0 9 1 20 0 4 80 3 Ex p e r i m e nt St ud y o n Sp i nn i ng Tr a i l o f Pi p e i n I n t e g r a l M a n dr e l - - l e s s Ro l l e r LI Ch a n g s h e n g ， HE Ho n g y a n He n a n Me c h n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e ，Xi n x i a n g 4 5 3 0 0 2，C h i n a Ab s t r a c t T h e j o u r n a l r e d u c t i o n s p i n n i n g t e c h n o l o g y i s t h e b e s t m e t h o d f o r m a k i n g ma n d r e l l e s s r o l l e r ． Th e s e l e c t i o n o f s p i n ni ng t r a i l h a s g r e a t e f f e c t s o n t h e p i p e i n t h e for mi n g p r o g r e s s ，a n d i t ma y l e a d t o de f e c t i v e s s u c h a s f r a c t u r e s ．La t he o f C61 4 0 i s mo d i fie d t o a s p e c i a l s p i n n i n g e q u i p me n t o f P X一 3．T he j o u r n a l s p i n n i n g e x p e r i m e n t s o n s e a ml e s s s t e e l p i p e w i t h o u t e r d i a me t e r 1 0 8 m m， t h i c k n e s s 4 mm a n d ma t e r i a l o f 20 a r e t e s t e d o n t he ma c hi n e ．Th e n t he ma n d r e l - l e s s r o l l e r i s fin i s h e d wi t h t h e r i g h t s e l e c t i o n o f s p i nn i n g t r a i l ． Ke y wor dss p i n n i n g ma n dr e l l e s s r o l l e r ；s p i n ni n g t r a i l ；p i p e；e x p e r i me n t s t u d y 1 试验装 置 托 辊是 带 式输 送 机 的主要 部 件 ， 随着带 式 输 送 机 广泛 应 用 于煤 炭 、 冶 金 、 矿 山 、 港 口 、 建 材 等 国 民 经济 各部 门 ， 托 辊 的用量 日益增 长 ， 越来 越 大 ， 课 题 河南省教育厅 2 0 0 6年 自然科学研究资助计划项 目 2 0 0 6 4 6 0 0 2 3 组研制的旋压式无心轴托辊是一种轴承安装在 整 体辊子两端旋压成形的半轴上。管端半轴成形依靠 塑 性 成 性 变 形 ， 金 属 纤 维 不 被 切 断 连 续完 整 ， 托辊 整体强度 高 ， 制造成本降低 2 0 ％， 安装及维修费用 比有心轴托辊降低 4 0 ％， 运转 能耗降低约 3 0 ％。降 低能源消耗 、 节约钢材 社会经济效益显著 。 具有推 ； - 、 l 、 l ＼ ＼ e ＼ 蛉e ； 蠕扮 石 ＼ I 、 分 石 ，’ 、 ； ＼ ． 、 蝣 蛤 石 蛉 石 ＼ ． 、 种算法相比， 改进算法采用了改进策略 ， 较优路径产 到较优解 ， 在算法 的早期就能较快地收敛 。使得算 生的途径较多 ， 所以较优解生成数 目和速度高于基 法在收敛速度和执行效率整体上得到提高。该算法 本算 法 ， 从 而加快 了 寻优效率 和 收敛速 度 。 在较复 杂 的环境 下也能 规划 出较优 的路径 。 K 螯 算 法 执 1步数 图 3算 法 寻 优 对 比 图 1 ． 改进算法 当前最优值 2 ． 基本蚁群算 法当前最优值 5结语 针对基本蚁群算法存在收敛速度慢 ， 计算 周期 长 ， 易死 锁 等问题 ， 本文 在算 法上 进 行 了改进 ， 通 过 多次仿真试验证明 ， 改进后的算法增加了新路径 的 生成途径和提高 了路径生成速度 ， 从而能够快速得 算法 [ J ] ． 华东理丁大学学报 ， 2 0 0 6 ， 3 2 8 7 9 9 9 9 9 ． [ 5 ] Z h a o D B ， Y i J Q ． L e c t u r e N o t e s i n C o m p u t e r S c i e n c e [ M] ． He i d e l b e r g S p r i n g e r B e r l i n． 2 0 0 6 2 2 2 2 3 1 ． [ 6 ] 牛新征 ， 佘望 ， 路纲 ， 等． 蚁群算法研究的新进展 和展望[ J ] ． 计算 机应用研究 ， 2 0 o 7， 2 4 4 l 2 一 l 3 ． 作者简介刘 1 9 8 3 一 ． 陕西榆林人， 硕士研究生， 主要研究方向 为机器人运动学 、 动力学与控制的研究 ． 电子信箱 l i u j u n 7 7 8 4 5 4 8 1 6 3 ． ．．． 4 8 收稿 日期 2 0 0 9 0 6 2 4 第 3 0 卷第 1 2 期 整体无 L 、-i 轴托辊管体旋压道次的试验研究李长胜 ，等 V o 1 ． 3 0 N o ． 1 2 广价值。 课题组选用外径 6 1 o 8 mm，壁厚 t 4 mm， 材 质为 2 0钢 的无缝钢管进行缩颈旋压试验 ，试验装 置如图 1 所示 。它是由普通车床 C 6 1 4 0改装成 P X 一 3旋压设备 ，机床前头架安装弹性卡头和坯件顶拨 器 ， 无 后尾架和纵 向刀架 ， 高频 电弧加热 器 ， 投 资 小． 见效快 ， 便于中小企业采用 。 1 2 3 4 5 ， O 图 1 托辊管体旋压试验装置 1 ． 主轴箱2 ． 卡盘3 ． 旋轮4 ． 喷枪 5 ． 尾架6 ． 床身7 ． 刀架 加热装置采用最常用的氧一 乙炔射吸式喷枪 。 为 了便于控制和防止各喷枪彼此烘烤而引起回火 ， 喷 枪的数量不可多 ， 以 1 ～ 2把为好 ， 试验 中用乙炔压 力 0 ． 1 MP a 。 氧气压力为 1 MP a 。 针对外径 4 r 1 0 8 m m的托辊， 采用直径为 1 0 0 mm， 圆角半径 R 8 mm的旋轮。考虑到旋轮工作 中要受 到高温 、 高热和剧烈 的摩擦 ， 所以选用热硬性较好 的 模 具 钢 C r l 2 Mo V 来 制 造 ，淬 火 硬 度 应 达 到 H R C 6 2 ， 然 后表 面抛 光 至 a 0 ． 8 I ．L m。为 减小 旋压 时 的摩擦和避免金属 黏附 ，旋 轮接 触工件时被动旋 转 ． 可以较大地提高旋轮的工作寿命。 2单 道次旋 压 成形 试验中． 分别采用成形旋轮和普通旋轮进行单 道次旋压时 ， 由于管材壁厚较薄 ， 缩径量过大 ， 旋压 力太大 ， 钢管端部变形较大 ， 单道次旋压均无法成 形 。 为 了避免工件产生起皱和裂纹 ， 应根据缩旋前 后直径之 比， 将旋压过程分成若干道 次进行 ， 即旋 轮要做多次往复运动 ，且每次均给 以一定 的进给 量 。只有 这样 ， 才 能在 缩颈 旋 压 过程 中得 到稳 定 可 控 制 的塑性 变形 。 3多道次旋压成形 旋压式无心轴 托辊 管体 在旋 压变形 中产生周 向 、 径 向 收 缩 变 形 ， 由 于 变 形 程 度 较 大 ， 易 出现 起 皱 、 局部变薄以及 拉裂等缺陷 ， 因此旋 压过程应分 为多道次进给逐步完成 。各道次旋压只需将其成形 面尺寸依次递减 ， 使之逐步过渡到制件最终形状 尺 寸完全相应为止。但是 ， 旋压道次数不能过多 ， 否则 在旋压过程中会产生剧烈的加工硬化 ， 使材料塑性 降低 ， 无 法进行 塑性 变形 ， 这时必须增加 中间热处 理工艺 。 既降低 了生产效率 ， 又增加 了工艺 和设备 投 资 。 旋压成形存在一个旋压成形极 限比， 即毛坯直 径 与最后成形的圆锥最小直径 d 之比， 即／ 3 d o ／ d 。 对许多场合下 ， 不能一次旋压成形 ， 以避免工件 表面产生皱纹 ， 要将旋压过程分为多个 阶段 ， 每次 旋压成形 比也必须满足一定 的条件 ，如表 1 所示 。 表 中 。 为第 1次旋压前后直径比， 为第 ／ Z 次旋压 前 后 的直 径 比 。 表 1 旋 压 成 形 极 限 比 试验研究表明 ， 采用热旋压时道次间的缩径量 受钢管稳定性 的限制 ， 如果缩径太 大 ， 会产生旋轮 前隆起堆积 、 破裂 、 压皱等缺陷。从试验过程可知 ， 托辊单道次缩旋外径 由 b 1 0 8 mm缩旋到直径 9 4 mm左右时 ， 旋压过程较易于实现 。而托辊单道 次缩旋外径 由 1 0 8 m m缩旋到直径 4 , 8 0 m m左 右 时 ． 随着单道次缩径量 的加大 ， 旋压过程会 出现 起皱 、 裂纹等较多的旋压缺陷。道次缩径量过大时 ， 旋压产生的缺陷过多。 旋压过程就很难实现了。每 道次 的缩径量应不能超过极限成形 比。实际上 ， 热 旋压过程中， 相邻道次之间的 D值在减小 ， A D的值 可以不变化 ， 缩径量应不能超过极 限成形 比， 同时 ， 同一 工件的旋压力主要与转速有关 ， A D相 同时对 于旋压过程不会有大的影响。这对合理设计旋压进 给量是有利的。 可以采取每次的缩径量 A D相同。 这样毛坯 的外径为 D 。 ， 经过 Ⅳ道次旋压 ， 制件 的外径 为 ，一般 可取 A D 6 ～ 1 2 mm，则有 Ⅳ f l 0 --／ fl N 。由此式可以确定缩颈热旋压道次数 Ⅳ。对 于 西 1 0 8 m m 托 辊 ，由于 直径 较 小 ， 2 0结 构钢 易 于 旋压 ， 管体壁厚较小 ， 因此 A D的值可选得 略大些 ， 每道次进给量为 6 m m， 即 A D一1 2 m m， 旋制后轴颈 直径 D 3 8 m m， 则托辊管体的旋压道次数应为 5 - 6 次 。 4试 验 结果 试验 中托辊管体由 西1 0 8缩旋至 4 , 3 8 ，其 中不 同旋压道次的不同试件旋压后如图 2 ～ 图 6所示 。 可 见 ， 选择试验合适的旋压道次 ， 采用直线一 圆弧组合 轨迹旋压 ． 按照合理的工艺方案进行旋压时 ， 壁厚 的减薄和托辊质量都可以控制在所需范 围内， 旋压 式无心轴托辊管体可以缩旋成形。 ．． ． 4 9．．． 第 3 O卷第 l 2期 2 0 0 9年 1 2月 煤 矿 机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y Vo l - 3 0No ． 1 2 De c ．2 0 o 9 动平衡相酌算法研夯与软件实坝 木 罗 国 富 。温 小 隆 郑州轻工业学院机 电工程学院 ， 郑州 4 5 0 0 0 2 摘要通过对动平衡机不平衡量的幅值和相位的分析 ，采用间接法实现对不平衡量的精确 采样。采用矢量合成法进行转子不平衡量的求解及解算， 并建立去重模型 去重算法的分析 。在 D e l p h i 7 ． 0软件平台上编程 ， 实现该动平衡机不平衡量的解算和去重。 关键词 动平衡机 ； 算法；去重模型；高精度 中图分类号 T H 8 7 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 0 9 1 20 0 5 00 4 Al g o r i t h m Re s e a r c h a n d S o f t wa r e Re a l i z a t i o n o f Dy n a mi c Ba l a n c i n g M a c hi ne L【 J O Gu o f u． W EN Xi a o l o n g C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y o f L i g h t I n d u s t r y ，Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2 ， C h i n a Ab s t r a c t T h r o u g h a n a l y s i s t h e u n b a l a n c e a mp l i t u d e a n d p h a s e o f t h e d y n a mi c b ala n c i n g ma c h i n e ， u s e t h e i n d i r e c t me t h o d t o a c h i e v e a c c u r a t e s a mp l i n g wi t h u n b a l a n c e ． Us e t h e v e c t o r s y n t h e s i s me t h o d t o s o l v e a n d s o l v e r s o f t h e r o t o r u n b ala n c e ． a n d t o e s t a b l i s h r e u n b a l a n c e m o d e l t h a t i s t o r e a l g o r i t h m a n a l y s i s ． T h r o u g h p r o g r a mm i n g i n t h e D e l p h i 7 ． 0 s o f t w a r e p l a t f o r m，c a n a c h i e v e d y n a m i c b a l a n c i n g ma c hi n e o f t he un b ala nc e o f t h e r e s o l u t i o n a n d t o r e u n ba l a n c e ． k e y wo r d s d y n a mi c b ala n c i n g ma c h i n e ；a l g o r i t h m；r e - mo d e l ；h i g h - p r e c i s i o n } 国家中 小企业 科技创新项目 0 7 C 2 6 2 1 4 1 0 1 6 4 0 0 引言 -4 夺 牵 夺 夺 牵 -4 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 争 -4 夺 -4 牵 寺 夺 夺 夺 寺 夺 夺 寺 夺 寺 争 夺 幸 夺 夺 夺 寺 寺 串 图 2 图 3 图 4 图 5 5结语 运用旋 压 工艺 原 理及 热 旋 压技 术 ． 管 体依 靠 塑 性变形 ， 两端旋压 出半轴 ， 设计制造了整体旋压式 无心轴托辊 ，与 目前 国内外采用的有心轴托辊 、 焊 咖 9 4 接 式 无 心 轴 托 辊 、塑 料 托 辊 相 比 ， 重 量 轻 、 节 约 钢 材 、 降低能源消耗 、 安装维修方便 ， 金属纤维不被切 断、 连续完整， 整体强度高。简化了托辊装配 ， 减少 了托辊 制造 设备 和工装 数 量 ，减少 了 占地 面积 ， 环 b 8 6 境污染少，为热旋压工艺 的发展和应用提供 了新 的 途径 。 参考文献 [ 1 ] 李长胜 ， 刘鹏 ， 武良臣． 整体式无 心轴托辊缩颈旋 压工艺参数 的 确定『 J 1 ． 农、 机械学报 ． 2 0 0 4 4 1 7 1 1 7 5 ． 咖 6 2 [ 2 ] 李长胜 ．无心轴托辊管体 的旋压成 形工艺分析 [ J ] ． 煤 矿机 械， 2 0 0 4 ， 2 5 2 8 6 8 8 ． [ 3 ] 李长胜 ， 刘鹏． 旋 压式无 心轴 托辊缩 颈旋压力的试验研究 [ J ] ． 塑 性工程学报 ． 2 0 0 4 4 6 7 7 0 ． 『 4 ] 李长胜 ， 刘鹏． 整体旋压式无心轴托辊结构参数分析 『 J ] ． 煤矿机 4 , 5 0 械 ，2 o 0 3， 2 4 1 2 7 5 7 7 ． 图 6六道次旋压 直径缩至 3 8 作者简介 李长胜 1 9 6 4 一 ， 河南武陟人 ， 河 南机电高等专科学 校机械工程 系主任 ， 教授 ， 西 安交通 大学工 学硕士 ， 主要从事旋压成 形工艺研究 ， 电子信箱 l c s 2 0 0 6h n e e u ． e d u ． C I1 ． 收 稿 日期 2 0 0 9 0 7 0 6 5 0