可控力式陰極線預(yù)緊器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可控力式陰極線預(yù)緊器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電除塵設(shè)備安裝或者檢修過程中，要求陰極線在焊接時需要一定的預(yù)緊力拉 緊?，F(xiàn)有的陰極線預(yù)緊裝置為氣動拉緊，機構(gòu)龐大，無法在狹小的空間操作，不適用于現(xiàn)場 維修，目前現(xiàn)場沒有合適的預(yù)緊維修裝置。據(jù)了解，現(xiàn)場維修根本沒有將陰極線進行預(yù)緊， 而是直接焊接，沒有達到設(shè)備設(shè)計要求，造成陰極線斷線故障，維修率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可控制預(yù)緊力又簡單 實用的可控力式陰極線預(yù)緊器。
[0004] -種可控力式陰極線預(yù)緊器，包括:齒條，在齒條上安裝有齒輪機座，齒輪機座內(nèi) 放置有齒輪，齒輪與齒條上的輪齒嚙合，齒輪的齒輪軸兩端分別穿過齒輪機座的兩側(cè)壁后 與把手活動連接;在把手的兩側(cè)牙之間還鉸接連接有驅(qū)動棘爪，驅(qū)動棘爪的尖端在齒輪的 齒槽里;在齒輪機座的兩側(cè)壁之間鉸接連接有止動棘爪，止動棘爪的尖端在齒輪的齒槽里； 止動棘爪與驅(qū)動棘爪在齒輪的對立面。
[0005] 在齒條的端部設(shè)置有用于掛住電除塵設(shè)備的橫桿的掛接機構(gòu);在齒條的一側(cè)設(shè)置 有用于夾緊陰極線的夾緊機構(gòu)，在夾緊機構(gòu)與齒輪機座之間連接有彈簧。
[0006] 進一步地，如上所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，所述掛接機構(gòu)包括:上掛鉤、下掛 鉤、連接上掛鉤、下掛鉤的螺桿，在螺桿上套有用于將上掛鉤、下掛鉤鎖緊的螺母。
[0007] 進一步地，如上所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，在上掛鉤的底面和下掛鉤的上面 分別設(shè)置有弧形凹槽，除塵設(shè)備的橫桿置于該凹槽內(nèi)。
[0008] 進一步地，如上所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，所述夾緊機構(gòu)包括:夾緊座，在夾 緊座的上方設(shè)置有T型槽，在該T型槽內(nèi)鑲嵌有左夾緊塊和右夾緊塊，左夾緊塊和右夾緊塊 的豎向夾緊條上分別設(shè)置有半圓形凹槽，陰極線置于該兩個半圓形凹槽之間；在左夾緊塊 的豎向夾緊條外側(cè)設(shè)置有左偏心輪，右夾緊塊的豎向夾緊條外側(cè)設(shè)置有右偏心輪，左偏心 輪和右偏心輪通過偏心軸安裝在偏心輪支架上，偏心輪支架固定在齒條上。
[0009] 進一步地，如上所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，在齒條上固定有導(dǎo)軌，在夾緊座上 固定有滑塊，所述滑塊鑲嵌在導(dǎo)軌上。
[0010] 進一步地，如上所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，所述左偏心輪和右偏心輪的外徑 為D = 20mm，偏心距為e = 5mm，偏心盤軸頸的摩擦圓的半徑為P = 0.9mm。
[0011] 本發(fā)明提供的可控力式陰極線預(yù)緊器，機構(gòu)簡單，操作快捷，采用齒輪齒條傳動， 整體機構(gòu)較小，結(jié)構(gòu)簡單，可滿足工人師傅在狹小空間進行陰極線換線工作，解決了在狹小 空間難以進行預(yù)緊的問題。工人師傅只用搖動手把就可進行陰極線的預(yù)緊，大大提高了的 工作效率。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明可控力式陰極線預(yù)緊器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為驅(qū)動棘爪、止動棘爪驅(qū)動齒輪與齒條配合的原理結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3為本發(fā)明偏心夾具不意圖。
【具體實施方式】
[0015] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0016] 如圖1及圖2所示，本發(fā)明提供的可控力式陰極線預(yù)緊器，包括:齒條4,在齒條4上 安裝有齒輪機座5,齒輪機座5內(nèi)放置有齒輪7,齒輪7與齒條4上的輪齒嚙合，齒輪7的齒輪 軸兩端分別穿過齒輪機座5的兩側(cè)壁后與把手8活動連接;在把手8的兩側(cè)牙之間還鉸接連 接有驅(qū)動棘爪9,驅(qū)動棘爪9的尖端在齒輪7的齒縫里;在齒輪機座5的兩側(cè)壁之間鉸接連接 有止動棘爪6,止動棘爪6的尖端在齒輪7的齒縫里;止動棘爪6與驅(qū)動棘爪9在齒輪7的對立 面。
[0017] 在齒條4的端部設(shè)置有用于掛住電除塵設(shè)備的橫桿的掛接機構(gòu);在齒條4的一側(cè)設(shè) 置有用于夾緊陰極線的夾緊機構(gòu)，在夾緊機構(gòu)與齒輪機座5之間連接有彈簧10。
[0018] 具體地，所述掛接機構(gòu)包括:上掛鉤1、下掛鉤2、連接上掛鉤1、下掛鉤2的螺桿16， 在螺桿16上套有用于將上掛鉤1、下掛鉤2鎖緊的螺母3。在上掛鉤1的底面和下掛鉤2的上面 分別設(shè)置有弧形凹槽，除塵設(shè)備的橫桿置于該凹槽內(nèi)。
[0019] 所述夾緊機構(gòu)包括:夾緊座11，在夾緊座11的上方設(shè)置有T型槽，在該T型槽內(nèi)鑲嵌 有左夾緊塊13和右夾緊塊14,左夾緊塊13和右夾緊塊14的豎向夾緊條上分別設(shè)置有半圓形 凹槽，陰極線置于該兩個半圓形凹槽之間；在左夾緊塊13的豎向夾緊條外側(cè)設(shè)置有左偏心 輪12,右夾緊塊14的豎向夾緊條外側(cè)設(shè)置有右偏心輪15,左偏心輪12和右偏心輪15通過偏 心軸安裝在偏心輪支架17上，偏心輪支架17固定在齒條4上。
[0020] 本發(fā)明提供的可控力式陰極線預(yù)緊器其使用過程包括以下步驟：
[0021] 第一步:將該裝置的上掛鉤1掛在電除塵設(shè)備的橫桿(橫桿未畫出）上；
[0022]第二步：調(diào)節(jié)左夾緊塊13、右夾緊塊14的間距，夾住電除塵設(shè)備的陰極線（陰極線 未畫出），轉(zhuǎn)動左右兩偏心輪，夾緊陰極線實現(xiàn)自鎖(即夾緊了）；
[0023] 第三步:通過轉(zhuǎn)動螺母3將裝置的上下掛鉤緊鎖住橫桿，保持整個裝置位置固定；
[0024] 第四步:手搖手把，帶動驅(qū)動棘爪9，驅(qū)動棘爪9推動齒輪7在固定的齒條4上向齒條 下部滾動，齒輪7帶動齒輪機座5向下部移動，從而拉長彈簧10，彈簧10根據(jù)伸長量可以控制 拉力的大小，彈簧拉力作用于夾緊座11，由于結(jié)構(gòu)的相嵌入，拉動左夾緊塊13、右夾緊塊14， 即左夾緊塊13、右夾緊塊14受到向齒條下部方向的拉力作用，由于雙偏心輪的楔緊作用(偏 心輪受到該方向力作用會越楔越緊），使得夾緊塊與陰極線間保持不動，即兩者之間產(chǎn)生 靜摩擦力，也即是陰極線受到可控制的摩擦拉力(該摩擦力方向與拉力方向一致，大小為拉 力的一半），從而實現(xiàn)控制陰極線受到的拉力；
[0025] 第五步:松開手把8,由于止動棘爪6頂住齒輪7阻止齒輪反轉(zhuǎn)，保持住齒輪不動，從 而保證陰極線受到持續(xù)的拉力作用，便于陰極線與橫桿的焊接操作；
[0026] 第六步:焊接完成后，將手把8反推，壓住止動棘爪6的一端，使得止動棘爪6翹起脫 離齒輪，齒輪7在彈簧10恢復(fù)力作用下迅速反向滾動，帶動齒輪機座5向相反方向移動，彈簧 10回復(fù)原長度，拉力消失；
[0027] 第七步:反轉(zhuǎn)偏心輪，松開夾緊塊;反轉(zhuǎn)螺母3,松開上下掛鉤，將該陰極線預(yù)緊裝 置取出，完成整個使用過程。
[0028] 進一步地，如上所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，為了使夾緊座在彈簧的作用下，運 行更加平穩(wěn)，本發(fā)明在齒條4上固定有導(dǎo)軌（圖中未示出），在夾緊座11上固定有滑塊（圖中 未示出），所述滑塊鑲嵌在導(dǎo)軌上。
[0029] 下面對發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行說明：
[0030]齒輪齒條的設(shè)計
[0031] 設(shè)計的目的及作用：利用齒輪齒條完成傳動。搖動手柄，齒輪既轉(zhuǎn)動又移動，帶動 齒輪座在齒條上移動，完成拉伸彈簧，產(chǎn)生預(yù)緊拉力；
[0032] 齒輪材料選擇:45鋼(調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS，選用8級精度；
[0033] 設(shè)計的標準直齒圓柱齒輪齒數(shù)Zl = 18，m=l ·5πιπιΑ = 13·5πιπι，α = 20° ;
[0034] 直齒條選取為 Z = 20，m= 1.4, b = 1 4mm, h = 1 4mm 〇
[0035] 偏心輪的設(shè)計
[0036] 設(shè)計的目的與作用:利用偏心夾具來夾緊陰極線。
[0037]設(shè)計過程：
[0038] 如圖3所示的偏心夾具中，A為偏心盤的幾何中心，偏心盤的外徑為D = 20mm，偏心 距為e = 5mm,偏心盤軸頸的摩擦圓的半徑為p = 0.9mm;
[0039] 偏心夾具的自鎖條件為esink-夕)-(Dsin功/2幺蘿；
[0040] 帶入數(shù)據(jù)，5sin(36.9°-10.2° )-(20sinl0.2° )/2 = 0·476<Ρ;
[0041]滿足自鎖條件。
[0042]夾緊長度的設(shè)計
[0043] 查找機械設(shè)計手冊，材料選Q235A(GB/T700-2006);
[0044] 屈服強度[0s ] = 235 (N/mm2)，抗拉強度[σ ] = 370~500N/mm2;
[0045] 斷后伸長率A% =26%鋼-鐵摩擦系數(shù)μ = 0.18;
[0046] 已知該陰極線的直徑D = 8mm，陰極線受到的拉應(yīng)力為300~500Ν，


[0051 ]所以夾緊陰極線的寬度L至少需1.25d = 12mm。
[0052]彈簧的設(shè)計
[0053]設(shè)計的目的與作用:利用彈簧加大位移量，并可準確顯示拉緊力大小，實現(xiàn)預(yù)緊力 的控制。
[0054]設(shè)計過程：
[0055] 設(shè)中徑D ? 16mm,外徑D2 < 22mm。當彈黃拉伸變形量λ1 = 15πιπι時，拉力F1 = 340N;A2 = 25mm，F(xiàn)2 = 500N。
[0056] 1.根據(jù)工作條件選擇材料并確定其需用應(yīng)力。
[0057] 選用碳素彈簧鋼絲SL型。根據(jù)D2-DS 22-16 = 6,估取彈簧鋼絲直徑為5mm。查機械 設(shè)計書，選 〇B = 1260Mpa。則[0]=0.8X0.5〇B = 504Mpa。
[0058] 2.根據(jù)強度條件計算彈簧鋼絲直徑。
[0059] 現(xiàn)選取旋繞比C = 3.2,則

[0062]改取d = 4mm，查得〇B=1320MpaD 重新計算得[0] = 528Mpa，取 D = 16mm，

計算得K = 1.404。于是

[0064] 根據(jù)表取彈簧鋼絲標準直徑d = 4mm，此時D = 16mm，為標準值，貝1J
[0065] D2 = D+d = 16mm+4mm = 20mm<22mm〇
[0066] 所得尺寸與條件相符，合適。
[0067] 3.根據(jù)剛度條件，計算彈簧圈數(shù)η。

[0069] 取G = 80000Mpa，則彈簧圈數(shù)η為


[0072] 掛鉤寬度的設(shè)計
[0073] 設(shè)計的目的與作用:將簡易陰極線預(yù)緊裝置固定在橫桿上面。

[0075] 取橫管掛鉤的長度 L2 = 1 · 25D = 1 · 25X25 · 4X3/4 = 23 · 81mm。
[0076] 性能分析
[0077] 整體結(jié)構(gòu)
[0078]預(yù)緊器的總體高度為390mm，寬度最大為100mm，結(jié)構(gòu)緊湊，操作容易。
[0079]陰極線受力分析
[0080]當陰極線受到300N的預(yù)緊力時，機座受到的拉力為600N，此時手柄F = 600X 13.5 + 165 = 49N。
[0081 ]當陰極線受到500N的預(yù)緊力時，機座受到的拉力為1000N，此時手柄F=1000X 13.5 + 165 = 81.82N。
[0082] 齒輪運動分析
[0083] (1)齒輪接觸疲勞強度校核，
[0084]查表，ΚΗ = ΚΑΚνΚΗαΚΗ?!=1Χ1，2Χ1·2Χ1·42 = 2·04，Τπ = 10800Ν · mm，<i>d = 0.5，di =27臟，11 = 3.3,211=2.5,2￡=189.81^&1/2,28 = 0.5。將它們代入式（10-22)，得到

[0086]滿足齒面接觸疲勞強度條件。
[0087] (2)齒根彎曲疲勞強度校核
[0088] Kf = 2 · 04，Τπ = 10800N · mm，YFai = 2 ·93，Υε=0·625Φ(? = 0·5，π?η=1· 5mm，ζι= 18。 將它們代入式(10-17)，得到
[0089] =147.59Mpa < [ 0F ] = 360Mpa,
[0090] 經(jīng)校核，選用的齒輪滿足工作要求。
[0091] 彈簧的運動分析
[0092] 驗算
[0093] (1)彈簧初拉力
[0094] F0=Fl-kFA=105.64N,

[0096]當取C = 5.294時，初應(yīng)力W的推薦值為90-175Mpa，故此初拉力值合適。
[0097] (2)極限工作應(yīng)力 Tlim，取 Tlim = 〇.56〇B，則
[0098] τΗω=〇. 56 X 1370Mpa = 739.2Mpa,
[0099] (3)極限工作載荷

[0101] 本發(fā)明選用3 X 20 X 40GB2089-80的彈簧，采用并聯(lián)設(shè)計。
[0102] 經(jīng)過實驗室進行拉伸試驗測定，本裝置的彈簧最大載荷小于彈性范圍的工作載 荷和極限載荷。
[0103] 有益效果：
[0104] 1)機構(gòu)簡單，操作快捷:本方案采用齒輪齒條傳動，整體機構(gòu)較小，結(jié)構(gòu)簡單，可滿 足工人師傅在狹小空間進行陰極線換線工作，解決了在狹小空間難以進行預(yù)緊的問題。工 人師傅只用搖動手柄就可進行陰極線的預(yù)緊，大大提高了的工作效率。
[0105] 2)機構(gòu)自鎖，保證張緊:在使用過程中松開手柄，自鎖機構(gòu)的止動棘爪阻止齒輪轉(zhuǎn) 動，從而鎖住整個機構(gòu)，保持張緊狀態(tài)。
[0106] 3)對稱設(shè)計，減小彎矩:為避免拉伸時造成陰極線彎曲變形，利用兩個相同彈簧的 對稱拉伸，避免了偏心拉伸產(chǎn)生彎矩，保證陰極線受到軸向預(yù)緊力。
[0107] 4)標有刻度，力精確可控:在機座上面刻有兩根刻度線，當拉伸到所定刻度線，標 明預(yù)緊力分別達到300N和500N的大小。這樣在使用過程中，可以通過機座的位移來判斷是 否達到預(yù)緊力的要求。
[0108] 5)彈簧設(shè)計，位移變化表示力的變化：由于陰極線受拉伸長量太小，為直觀明顯觀 測到拉力的大小，通過加裝彈簧，利用彈簧伸長的位移來表示拉力的變化。
[0109]最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管 參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可 以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換； 而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和 范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種可控力式陰極線預(yù)緊器，其特征在于，包括:齒條(4)，在齒條(4)上安裝有齒輪 機座(5)，齒輪機座(5)內(nèi)放置有齒輪(7)，齒輪(7)與齒條(4)上的輪齒嚙合，齒輪(7)的齒輪 軸兩端分別穿過齒輪機座(5)的兩側(cè)壁后與把手(8)活動連接;在把手(8)的兩側(cè)牙之間還 鉸接連接有驅(qū)動棘爪(9 )，驅(qū)動棘爪(9)的尖端在齒輪(7)的齒槽里;在齒輪機座(5)的兩側(cè) 壁之間鉸接連接有止動棘爪(6 )，止動棘爪(6)的尖端在齒輪(7)的齒槽里;止動棘爪(6)與 驅(qū)動棘爪(9)在齒輪(7)的對立面； 在齒條(4)的端部設(shè)置有用于掛住電除塵設(shè)備的橫桿的掛接機構(gòu);在齒條(4)的一側(cè)設(shè) 置有用于夾緊陰極線的夾緊機構(gòu)，在夾緊機構(gòu)與齒輪機座(5)之間連接有彈簧(10)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，其特征在于，所述掛接機構(gòu)包括:上 掛鉤（1)、下掛鉤(2)、連接上掛鉤（1)、下掛鉤(2)的螺桿（16)，在螺桿（16)上套有用于將上 掛鉤(1)、下掛鉤(2)鎖緊的螺母(3)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，其特征在于，在上掛鉤（1)的底面和 下掛鉤(2)的上面分別設(shè)置有弧形凹槽，除塵設(shè)備的橫桿置于該凹槽內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，其特征在于，所述夾緊機構(gòu)包括:夾 緊座（11)，在夾緊座（11)的上方設(shè)置有T型槽，在該T型槽內(nèi)鑲嵌有左夾緊塊（13)和右夾緊 塊（14)，左夾緊塊（13)和右夾緊塊（14)的豎向夾緊條上分別設(shè)置有半圓形凹槽，陰極線置 于該兩個半圓形凹槽之間；在左夾緊塊（13)的豎向夾緊條外側(cè)設(shè)置有左偏心輪（12)，右夾 緊塊(14)的豎向夾緊條外側(cè)設(shè)置有右偏心輪(15)，左偏心輪(12)和右偏心輪(15)通過偏心 軸安裝在偏心輪支架(17)上，偏心輪支架(17)固定在齒條(4)上。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，其特征在于，在齒條(4)上固定有導(dǎo) 軌，在夾緊座(11)上固定有滑塊，所述滑塊鑲嵌在導(dǎo)軌上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控力式陰極線預(yù)緊器，其特征在于，所述左偏心輪（12)和右 偏心輪(15)的外徑為D = 20mm，偏心距為e = 5mm,偏心盤軸頸的摩擦圓的半徑為p = 0.9mm。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可控力式陰極線預(yù)緊器，包括：齒條，在齒條上安裝有齒輪機座，齒輪機座內(nèi)放置有齒輪，齒輪與齒條上的輪齒嚙合，齒輪的齒輪軸兩端分別穿過齒輪機座的兩側(cè)壁后與把手活動連接；在把手的兩側(cè)牙之間還鉸接連接有驅(qū)動棘爪，驅(qū)動棘爪的尖端在齒輪的齒槽里；在齒輪機座的兩側(cè)壁之間鉸接連接有止動棘爪，止動棘爪的尖端在齒輪的齒槽里；止動棘爪與驅(qū)動棘爪在齒輪的對立面；在齒條的端部設(shè)置有用于掛住電除塵設(shè)備的橫桿的掛接機構(gòu)；在齒條的一側(cè)設(shè)置有用于夾緊陰極線的夾緊機構(gòu)，在夾緊機構(gòu)與齒輪機座之間連接有彈簧。本發(fā)明整體機構(gòu)小，結(jié)構(gòu)簡單，工人師傅只用搖動手把就可進行陰極線的預(yù)緊，大大提高了的工作效率。
【IPC分類】B21F9/00, B03C3/34
【公開號】CN105709932
【申請?zhí)枴緾N201510996597
【發(fā)明人】王榮杰, 陳虹微, 鄭惠東, 白杏哲, 陳清獎, 賴阿林
【申請人】龍巖學院