大型工件翻转设备的设计与应用分析

大型工件翻转设备的设计与应用分析

刘明

中航飞机西安分公司工装设计所710089

摘要：机械加工过程中，常常会翻转某些大型工件，例如柴油机体。大型工件有着较大的本身体积，翻转起来经常是较困难的。传统的翻转流程为天车起吊并且翻转，然而惯性冲击下的大型工件隐含了翻转的隐患，很易带来事故。在这种状态下，有必要改进现有的翻转设备，设计出更适合大型工件的新式翻转设备。改进翻转设备，才能确保翻转工件是安全的。对于此，解析了设计翻转设备的流程及工艺，结合实情采纳最合适的工件翻转设备。

关键词：大型工件；翻转设备；设计；应用

翻转大型工件时，工件会承受各方向的受力，状态较为复杂。顺利进行翻转，关键应为解析精确的翻转耗能，这种基础上再去设定力学参数。针对于关键点，还需全方位解析得出总体能耗。设计翻转设备，就应衡量最优的旋转角度并且选取关键工位。需要解析大型工件表现出来的可靠性，衡量潜在的设备翻转隐患。针对于各规格工件，都需确定最适宜的翻转角度[1]。这样做，在最大范围内创设了高效的大型工件翻转工艺，确保设备安全。

一、翻转设备的运转机理

机械加工针对于较大规模工件，经常需要翻转。相比于其他操作，翻转操作表现出更复杂的特性，这类操作也隐含了多样的潜在危险。具体来看，翻转操作采纳了如下机理：先要测定轴向的大型工件尺寸，翻转并移动工作台，调控至最适宜的位置。天车用于吊装大型工件，吊装至工作台。卷扬系统配备了牵拉性的钢索，将工件翻转某一角度而后予以固定。工作台应能夹紧工件，旋转至特定位置。

大型装置例如柴油机，机身及配套的其他工件在加工时都会经过翻转。常见翻转手段为天车起吊的翻转。实际上，大型工件呈现为偏大综合受力，本身惯性也是较大的。翻转某一工件时，惯性及其他作用力都将带来冲击。严重的情况下，工件还可能顺势掉落并造成砸伤。为此，需要增设更安全的翻转工件设备，消除翻转时的隐患，确保翻转的平稳性[2]。

二、设计翻转设备

（一）链式的升降设备

翻转某一工件，链式升降装置先要起吊工件。借助工件的自重，链条会裹紧工件。这种翻转消除了链条遭受的额外冲击，翻转过程增添了柔性特征。链式升降型的翻转装置针对于正方形截面的大型工件更能适用，长方形也可以。升降式的链条翻转装置设有减速器即倾斜的齿轮，它被看作动力源。同时，减速器配有可供调节的构架，可自动调控较小传动链。经过传动链，链轮将把动能传送至装置的链条。此外，这类设备还设有链条包角，它的尺寸密切关系到翻转作用力。经过综合衡量，运算得出最合适的包角数值。

具体在翻转时，需要起吊工件而后裹紧，这样即可确保翻转时的安全性。在筛选链条时，也需再次予以核验强度。通常状态下，要拟定4或更高的链条安全系数。对于翻转装置，还需定期予以探伤。液压缸可用于吊臂的升降，顺利起吊或放下工件。设置了双层链槽用于盛放链条，确保立柱焊接牢固。经过全面设计，应能再次校对现有的设备强度，兼顾维修及润滑的便捷性[3]。固定了立柱后，再去增设其他构件，这样设计出来的翻转设备就表现出全面性。

（二）移动式的设备

针对装置的机体，设计了移动性的尾座设备。具体来看，尾座设备更合适较大规模的翻转工件。尾座设备有着紧凑的结构，便于常规的翻转操控。同时，移动式尾座的外在形式也更小巧，正在受到欢迎。移动性的尾座翻转设备增设了固定的一侧机座，同时还配备了可移动的导轨。这样做，更能便于日常装卸各类工件。在支座的上侧，加装了从属的回转板，可以支撑工件。

在支撑性的回转板上，配备了直角支座。支座表层接触于侧面机体，工件前端因而可以固定。与之相对，后侧支承板同样配备了直角支撑，可以支撑后端的工件。轴承座衔接于滚动的回转支座，翻转工件时，轴承即可承受上侧的交变荷载。在低速运转时，可以算出静态下的轴承强度，包含对角的组合接触轴承。经过这种设计，翻转设备可承受更大的轴向及径向压力。机体有着较大的自重，轴承座弯矩也是相对较大。为此，应能反复核验回转轴本身的强度，运算得到精确的直径及弯矩[4]。

（三）固定性的设备

链式固定性的翻转设备仅适用于敞开的工件翻转，这类链式装置相比来看更加简易。某些工件很接近正方体，长宽比也较适中。对于这类工件，则可优选固定式翻转设备。具体在翻转时，倾斜的工件将突然加大链条遭受的冲击。如果频繁冲击，链条将减低预设的运转时限。在这种状态下，链式固定设备并不适合于长方体形态的大型工件。设计链式固定的翻转装置要采纳如下流程：先要配备减速器，传动齿轮可用于传递各阶段内的动力。设计了两组链轮，带动慢速旋转的链条。链条可用于支持工件，要确保链条是安全的，定期检测探伤。经过焊接可得稳定的机架，构建完整的翻转装置。此外，增设了电气操作台，随时都能暂停某一工件的翻转。

在某些情形下，固定式翻转设备可以固定机座，这类设备更适宜清洗大型的机体工件。采纳了敞开的翻转框架，下侧可夹紧工件。工件进入框架之中，便利了经常性的拆洗。例如：气缸盖及机体、主轴承盖、加强套等较大工件都应先行清洗，然后才可进入后续的组装。清洗较为严格，在清洗型腔时难度也是较大的。翻转框架有着较大的总体积，可设计组装的外在框架。空心横梁可用作支撑回转端，同时配备了回转轴。应当注重的是：在设置回转中心时，还需标定重心的纵向坐标。这样做，是为确保框架中心轴及纵坐标彼此重叠，防控翻转时的偏心力矩。

三、翻转中的具体应用

具体翻转某一工件时，先要水平起吊工件。回转支承板固定了一端的工件，而后伸出气缸活塞内的换向阀。移动性的尾座支架设置于直线导轨，可以向前移动。在这个过程中，要确保定位销孔插入了长销。确保稳定插入之后，再去启动减速器即可开始翻转机体[5]。在这时，机体将会被定位。框架底部加设了移动性的压板及压紧装置，其中压紧性的回转装置可用作固定前后两侧的大型工件。减速器被启动后，开始翻转工件。经常查看翻转进程中的偏差，防控较大的翻转偏差。

对于液压设备，应当增设液压的可调回路，同步升降液压缸。工件处在初期状态下，下放吊臂而后妥善安放翻转链条，放置于链条槽。针对于液压性的翻转设备，还需缓慢伸展液压缸。在这时，上升状态的吊臂即可平稳起吊工件。上升至水平位置，自动暂停上升。链条带动同步性的减速器，缓慢予以前移。裹紧工件后，将会柔性翻转直至给定的翻转位置。缓慢下降吊臂，释放工件即可完成全程的翻转。

结语

在机械加工范围内，经常频繁翻转某些大型工件。然而不应忽视，传统翻转工件的操作缺失了安全性，也没能兼顾多样的操作要素。为确保翻转时的工件安全，应能兼顾全方位的工件特性，以此来增添翻转时的便捷性。经过改进之后，综合提升了原先的生产成效，维护设备安全。未来的改进中，还需继续摸索并归纳珍贵的设计经验，改造后的翻转设备将更适用于现今的工件加工流程。

参考文献：

[1]王化清.大型工件翻转设备的设计与应用[J].金属加工（冷加工），2012（01）：42-45.

[2]李海龙，孙登月，许石民等.核电大型件90°/180°翻转机动力学分析研究[J].机械设计与制造，2014（12）：45-48+52.