摘要：拔丝机作为生产冷拔丝、待镀丝的主要设备，它的可靠性直接影响产能和产品质量。而拔丝机在设计之初就担负着克服材料强度和刚度所带来阻尼的设计任务，因而拔丝机减速箱的设计就必须有充分的安全系数。我厂现使用的650型直进式拔丝机主减速机采用二级齿轮传动的设计，然而在第一级高速齿轮采用电机轴直插入减速箱传动的方式，在实际使用中常出现电机断轴、弯轴、电机扫膛烧损等故障严重影响生产顺行。通过多方面的分析与校核。我们根据这一故障原因重新优化设计了传动机构解决了该问题。
关键词：直进式拔丝机；故障；传动机构；优化设计
前言
拔丝作业区直进式拔丝机速度快、拉丝效率高，但我厂直进式拔丝机第一级高速齿轮采用电击轴直插式的传动设计，在实际使用中频繁出现电机断轴、弯轴、电机扫膛、齿轮脱落、电机烧损等问题，严重制约着生产。因此我们对此结构重新进行优化设计以解决问题。
1拔丝机工作原理
拔丝机是将直径为6mm左右的普通线材或高线，拉拔成直径更小的铁丝制品设备。拔丝机目前可分为滑轮式拔丝机与直进式拔丝机（工作流程见下图），两种拔丝机都是通过每道次主减速器上速比的快慢不同，经过每道次上逐渐减小的模具，通过减速器上的卷筒缠线的方式工作的，拉拔后的铁丝经过收线机的收线，完成第一道工序的加工，为后期铁丝退火、镀锌等工序做好准备。
2拔丝机现状调查
2.1我们针对滑轮式拔丝机工字轮产品的生产效率做了统计、调查，抽取2#滑轮机和直进式拔丝机进行分析：可以知道直径式拔丝机日产量比滑轮式拔丝机高8.06吨，所以直径式拔丝机理所当然成为生产主力。
2.2现直进式单头拔丝机单头机高速部分为电机轴安装高速齿轮直接插入的形式，经常造成齿轮脱落、电机轴弯、电机扫膛、轴承抱死、电机过载烧损的问题，严重制约生产，且机组对装配精度要求高，不易维修。
3提出问题及改进目标
3.1问题的提出
直进式拔丝机拉拔速度较快，是滑轮式拔丝机的2～3倍，在同等条件下，直进式拔丝机速度越高，用电单耗越低，节电率越高，变频调速直进拔丝机较滑轮式拔丝机节电约30%，因此直进式拔丝机的故障率严重影响生产成本，保持直进机组的开机率成为我们亟待解决的问题。
3.2改进目标
1）采用柔性连接，对电动机起保护作用。2）降低装配要求。3）降低设备故障率，减少检修时间。
4制定对策
1）高速传动部分，增加联轴器和高速轴由高速轴带高速齿轮插入减速箱高速部分，电机经联轴器与高速轴传动。改变由电机轴带高速齿轮直接传动的方式。2）在高速轴与电机轴之间增加棒销联轴器，变为柔性连接。
5对策的实施
5.1轴的校核
5.1.1受力分析
5.1.2相关计算
电机扭矩：T=9550 
=9550
=218.9N/M
式中，T为转矩，P为电机功率，N为电机转速
齿轮径向力F
=F
tanα=
tanα=1103.54N
式中，F
为齿轮径向力，F
为齿轮切向力，tanα是压力角20°，T为小齿轮上转矩。
轴受到的弯矩：M=1103.54*0.2=220N/M
弯扭合成公式校核轴：d
=21.68
=21.68*1.98=42.9mm
式中，d
为最小临界轴承径，M为弯矩，T为轴所承受转矩，σ为许用应力，45号钢选用范围[40，45，55，65]，ψ为校正系数（单向旋转取0.3或0.6）
5.1.3校核结论
电机轴直插入减速箱的连接形式属于单边承受弯矩的转轴，按弯扭合成公式校核后可知（按材料45号碳素钢，校正系数ψ按对称循环变化取1），轴径不能小于42.9mm，但电机轴带有键槽且轴径为48mm，危截面小于42.9，键槽削弱了轴的强度，在使用环境劣化母材强度不稳定的情况下没有给予合适的裕量适应产生的变应力，故不能适用在现在的场合。应进行改进。
5.1.4制定对策
1）改变轴上载荷的分布方式（改原来直插式单边承载的方式，增加高速轴，并在高速轴两端增加支座支撑双向承载）。2）增加轴径，增大危险截面面积提高轴强度。3）增加棒销联轴器，降低装配难度的同时对轴和电机提供保护。
5.1.5实施细则
1）新设计的高速轴，轴头和轴颈危险截面最小尺寸为55mm，材料为45号钢。2）增加电机与箱体连接的支座。
5.2重新设计的联轴器
5.2.1联轴器的选用计算T
=TK
KK
K
=9550
K
KK
K
≤T
5.2.2传动机构装配效果和总装效果
6效果评价
6.1共有22台拔丝机每台4个单头机，工88台机组存在同类问题，每台电机轴弯后基本没有修复价值，每台22kw6级电机按价值4000元计算，可节约维修费用费用88台*4000元/台=352000元。
6.2使用轴弯的电机生产效率低下，改进后可保护电机间接节约能耗；改进后故障率降低，减少维护人员工作量。
7结语
通过此次对直进式拔丝传动机构的改进，真正解决了现场问题，并且通过持续的改进解决了存在的隐患，使用科学合理的承装方式减少了维护人员的工作量延长设备寿命保障生产顺行和产品质量。
参考文献：
[1]许晓峰.《工程力学》[M].机械工业出版社2004：176
[2]王建民等.《机械设计基础》[M].冶金工业出版社，2012：234-238
[3]成大先等.《机械设计手册》[M].化学工业出版社，2010：6-21；6-55
作者简介
石银龙，1988年出生，男，新疆八钢板簧有限公司助理工程师；2011年至今于八钢板簧有限公司（制品区）拔丝镀锌作业区从事设备维护管理工作。
论文作者:石银龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：拔丝论文; 电机论文; 联轴器论文; 齿轮论文; 滑轮论文; 弯矩论文; 拉拔论文; 《电力设备》2018年第19期论文;