CN104993638A - 一种用于轮胎生产设备的动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于输送技术领域，涉及一种用于轮胎生产的动力装置。该动力装置包括：电机；紧固轴，紧固轴的一端固连在电机的输出轴上；转动轴，转动轴固连在紧固轴的另一端；螺纹轴，螺纹轴安装在转动轴上，螺纹轴的外周面上开设有传动螺纹。本发明动力装置的锁模力大、传输效率高。并且，动力装置中的紧固轴由钢材制成，强度、硬度、耐磨性和韧性较高，使用寿命久。

Description

一种用于轮胎生产设备的动力装置

技术领域

本发明属于输送技术领域，涉及一种输送设备，特别是一种用于轮胎生产的动力装置。

背景技术

目前的轮胎生产中，上下料和输送过程普遍采用人工进行，生产效率低下，劳动强度高。

中国专利CN103434840A公开了一种轮胎抓手，包括轮胎托架、主轴、联轴器、丝杆螺母机构及其驱动装置、连杆、齿轮齿条机构、齿条驱动装置和托盘，该轮胎抓手既可以适用多种规格轮胎的抓取，也可用于同种规格轮胎的抓取。

上述的用于机械手的驱动装置，采用的结构设计不够合理。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种锁模力大、传输效率高的用于轮胎生产设备的动力装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，包括：

电机；

紧固轴，紧固轴的一端固连在电机的输出轴上；

转动轴，转动轴固连在紧固轴的另一端；

螺纹轴，螺纹轴安装在转动轴上，螺纹轴的外周面上开设有传动螺纹。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，紧固轴由钢材制成，钢材由以下成分(以质量百分比计)组成：C：1.0-1.5％，Cr：18.0-22.0％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.0-2.0％，Ni：0.5-0.8％，Mo：0.7-0.8％，Nb：0.5-1.0％，V：0.8-1.5％，稀土元素：0.1-0.3％，晶须：1-3％，碳纤维：3-6％，P≤0.01％S≤0.01％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

本发明用于轮胎生产设备的动力装置中的紧固轴采用钢材制成，且本发明钢材C含量和Cr含量较高，属于高碳高铬钢。C元素是最重要的硬化元素，Cr元素是增加耐磨性、硬度和耐腐蚀性的重要元素。本发明钢材具有较高含量的C元素和Cr元素，淬火后具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，可以满足在高耐磨、高负荷和腐蚀介质条件下应用。因此，本发明制成的紧固轴硬度、耐磨性和耐腐蚀性都完全能满足使用条件。

在本发明的钢材中，Mn含量也较高，因为本发明钢材中加入Mn元素后不仅可以明显提高钢的强度，还能消弱杂质元素S的不良影响，而且，提高Mn含量还能提高本发明钢材的耐磨性和其它物理性能等。

但是，在钢材中，强度和韧性是一对矛盾，通常提高强度，就降低韧性；或者，韧性改善了，强度就下降。因此，本发明钢材虽然在强度上虽然得以改善，但是韧性仍然需要进一步提高。经研究后发现，在金属强化方法中，细晶强化后金属为由许多细晶粒组成的多晶体，细晶粒在受到外力发生塑性变形时可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小。此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。因此，细晶强化可以使金属获得更高的强度、硬度、塑性和韧性，是目前唯一可以做到既能提高强度，又能改善塑性和韧性的方法。

因此，本发明在钢材的组成成分中加入了Nb元素和V元素，这两种元素细化晶粒效果都较好，能达到同时提高钢材强度和改善钢材韧性和塑性。

其中，Nb作为微合金化元素加入钢中与钢中的碳、氮、硫结合，改变钢的显微结构。Nb对钢的强化作用包括细晶强化和弥散强化，Nb能和钢中的碳氮生成稳定的碳化物和碳氮化物。而且还可以使碳化物分散并形成具有细晶化的钢。此外，Nb还可以通过诱导析出和控制冷却速度，实现析出物弥散分布，在较宽的范围内调整钢的韧性水平。因此，加入Nb不仅可以提高钢的强度，还可以提高钢的韧性、抗高温氧化性和耐蚀性，降低钢脆性转变温度，获得好的焊接性能和成型性能。

实际上，在钢中加入上述质量百分比的Nb，就足以使钢的强度提高30％以上。但是，本发明仍然同时添加Nb元素和V元素，起到细晶强化的协同效果。因为，Nb的成本较高，而且单独添加Nb的效果并没有同时添加Nb元素和V元素的效果好。因为，V还是钢的优良脱氧剂，它可使钢的内部组织更致密，能配合Nb起到细化晶粒的作用。经研究，当同时添加Nb元素和V元素与单独添加Nb元素相比，强度再次提高10-15％左右。

此外，本发明在钢材中添加稀土元素也具有细化晶粒和组织的作用，可以与Nb元素和V元素起到协同增效作用，使本发明细晶强化的效果更为突出。另一方面，稀土元素还可以中和S、P等干扰元素的不良作用，从而提高钢材的强度、硬度等性能。其中，本发明添加的稀土元素主要为镧系元素中的一种或多种。

本发明钢材除上述细晶强化外，在钢材中还添加了一定量的晶须和碳纤维。晶须是一种具有高强度、高模量和高伸长率的以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小(微米数量级)，不含有通常材料中存在的缺陷。因此，本发明在钢材中加入晶须可以使材料的比强度、比模量得到较大程度的提高。但是，过量填充晶须钢材的性能增长并不是很明显，反而增加了生产成本。而碳纤维是一种轴向强度和模量高、密度低、比性能高、无蠕变、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好、热膨胀系数小、耐腐蚀性好的新型增强材料。本发明将碳纤维和晶须共同作为增强材料加入到钢材中，不仅可以提高钢材的强度等性能，还能改善钢材的韧性。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，晶须为金属晶须与陶瓷质晶须按质量比为1：(1-2)混合而成。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，金属晶须为氧化铝晶须或氧化锌晶须中的一种。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，陶瓷质晶须为碳化硅晶须、钛酸钾晶须或硼酸铝晶须中的一种。

本发明进一步优选金属晶须中的一种和陶瓷质晶须中的一种按比例混合添加至钢材中，经研究，按本发明上述比例混合添加，钢材最终达到的机械性比单独添加一种类型的晶须的机械性能要提高5％以上。

本发明采用钢材制备紧固轴的制备方法主要包括以下步骤：

S1、称取原料制备成符合上述组成成分及其质量百分比的钢材；

S2、将上述制备得到的钢材先进行热处理，最后经过深加工制备得到紧固轴。

上述步骤S2中热处理包括退火、淬火和回火，退火温度为850-950℃，淬火温度为1000-1100℃，回火温度为300-400℃。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，紧固轴呈圆管状，在紧固轴的两端沿轴线分别开设有应变槽，应变槽的长度小于紧固轴的总长度的一半。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，转动轴包括定位部、从定位部一侧凸出的连接部、从定位部另一侧凸出的传动部，连接部安装在紧固轴，螺纹轴安装在传动部上。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，转动轴的端部开设有紧固螺纹，紧固螺纹上紧固连接有锁紧螺母。

在上述的一种用于轮胎生产设备的动力装置中，紧固螺纹开设在传动部上。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：

1.通过紧固轴安装在电机的输出轴上，能方便连接，设置的转动轴强度高，传输的扭矩大。

2.紧固轴由钢材制成，强度、硬度、耐磨性和韧性较高，使用寿命久。

附图说明

图1是本发明的使用状态结构示意图。

图2是本发明的爆炸结构示意图。

图中，1、电机；2、紧固轴；21、应变槽；3、转动轴；31、定位部；32、连接部；33、传动部；34、紧固螺纹；4、螺纹轴；41、传动螺纹；5、锁紧螺母。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本用于轮胎生产设备的动力装置，包括：电机1、紧固轴2、转动轴3和螺纹轴4，紧固轴2上开设有连接孔，将紧固轴2的一端套设在电机1的输出轴上并固连，转动轴3固连在紧固轴2的另一端，螺纹轴4套设安装在转动轴3上，在螺纹轴4的外周面上开设有传动螺纹41，传动螺纹41能与其他装置的螺纹啮合并传输扭矩。电机1的输出轴上固连紧固轴2，传动效率高，螺纹轴4套设在转动轴3上，传输的扭矩大，传动效率高。

紧固轴2呈圆管状，在紧固轴2的两端沿轴线分别开设有应变槽21，即在紧固轴2的一端沿轴线开设有应变槽21，应变槽21不贯穿整根紧固轴2，在紧固轴2的另一端沿轴线也开设有应变槽21，应变槽21的长度小于紧固轴2的总长度的一半。设置应变槽21能方便连接电机1输出轴和转动轴3，连接牢靠，安装方便。

转动轴3包括定位部31、从定位部31一侧凸出的连接部32、从定位部31另一侧凸出的传动部33，连接部32安装在紧固轴2，螺纹轴4安装在传动部33上，在传动部33上开设有紧固螺纹34，紧固螺纹34上紧固连接有锁紧螺母5。

其中，上述紧固轴2由钢材制成，钢材由以下成分(以质量百分比计)组成：C：1.0-1.5％，Cr：18.0-22.0％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.0-2.0％，Ni：0.5-0.8％，Mo：0.7-0.8％，Nb：0.5-1.0％，V：0.8-1.5％，稀土元素：0.1-0.3％，晶须：1-3％，碳纤维：3-6％，P≤0.01％S≤0.01％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

表1：本发明实施例1-5制备紧固轴的钢材的组成成分及其质量百分比

实施例1：

称取原料按照9Cr18不锈钢的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例1组成成分及其质量百分比的钢材，其中，稀土元素为La。然后将制备得到的钢材先进行热处理，热处理包括退火、淬火和回火，退火温度为850℃，淬火温度为1000℃，回火温度为300℃。最后经过常规紧固轴的加工方法经深加工制备得到紧固轴。

实施例2：

称取原料按照9Cr18不锈钢的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例2组成成分及其质量百分比的钢材，其中，稀土元素为Ce。然后将制备得到的钢材先进行热处理，热处理包括退火、淬火和回火，退火温度为880℃，淬火温度为1050℃，回火温度为330℃。最后经过常规紧固轴的加工方法经深加工制备得到紧固轴。

实施例3：

称取原料按照9Cr18不锈钢的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例3组成成分及其质量百分比的钢材，其中，稀土元素为La与Ce按质量比1:1组成。然后将制备得到的钢材先进行热处理，热处理包括退火、淬火和回火，退火温度为900℃，淬火温度为1060℃，回火温度为350℃。最后经过常规紧固轴的加工方法经深加工制备得到紧固轴。

实施例4：

称取原料按照9Cr18不锈钢的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例4组成成分及其质量百分比的钢材，其中，稀土元素为La与Ce按质量比2:1组成。然后将制备得到的钢材先进行热处理，热处理包括退火、淬火和回火，退火温度为920℃，淬火温度为1080℃，回火温度为380℃。最后经过常规紧固轴的加工方法经深加工制备得到紧固轴。

实施例5：

称取原料按照9Cr18不锈钢的制备方法(现有技术)制备成符合表1中实施例5组成成分及其质量百分比的钢材，其中，稀土元素为La与Ce按质量比1:2组成。然后将制备得到的钢材先进行热处理，热处理包括退火、淬火和回火，退火温度为950℃，淬火温度为1100℃，回火温度为400℃。最后经过常规紧固轴的加工方法经深加工制备得到紧固轴。

对比例1与实施例3的区别仅在于：对比例1的紧固轴采用普通9Cr18不锈钢制备得到。

对比例2与实施例3的区别仅在于：对比例2中制备紧固轴的钢材中用等量的Nb元素替代V元素。

对比例3与实施例3的区别仅在于：对比例3中制备紧固轴的钢材中用等量的V元素替代Nb元素。

对比例4与实施例3的区别仅在于：对比例4中制备紧固轴的钢材中不含晶须。

对比例5与实施例3的区别仅在于：对比例5中制备紧固轴的钢材中用等量的氧化锌晶须代替碳化硅晶须。

对比例6与实施例3的区别仅在于：对比例6中制备紧固轴的钢材中用等量的碳化硅晶须代替氧化锌晶须。

对比例7与实施例3的区别仅在于：对比例7中制备紧固轴的钢材中不含碳纤维。

将上述实施例1-5和对比例1-6制成的紧固轴进行力学性能测试，测试结果如表2和表3所示。

表2：实施例1-5紧固轴性能测试结果

表3：对比例1-5紧固轴性能测试结果

从表2和表3的测试结果可知，本发明重新配伍而成的钢材制成的紧固轴的力学性能较好，优于普通9Cr18不锈钢制成的紧固轴的力学性能。而且，从对比例2-7可知，本发明钢材的组成成分及其质量百分比的配伍合理，各组分含量对最终产品性能的影响非常大，各组分在本发明范围时制成的钢材的力学性能较佳。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，包括：

电机；

紧固轴，所述紧固轴的一端固连在电机的输出轴上；

转动轴，所述转动轴固连在紧固轴的另一端；

螺纹轴，所述螺纹轴安装在转动轴上，所述螺纹轴的外周面上开设有传动螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述紧固轴由钢材制成，所述钢材由以下成分(以质量百分比计)组成：C：1.0-1.5％，Cr：18.0-22.0％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.0-2.0％，Ni：0.5-0.8％，Mo：0.7-0.8％，Nb：0.5-1.0％，V：0.8-1.5％，稀土元素：0.1-0.3％，晶须：1-3％，碳纤维：3-6％，P≤0.01％S≤0.01％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求2所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述晶须为金属晶须与陶瓷质晶须按质量比为1：(1-2)混合而成。

4.根据权利要求3所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述金属晶须为氧化铝晶须或氧化锌晶须中的一种。

5.根据权利要求3所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述陶瓷质晶须为碳化硅晶须、钛酸钾晶须或硼酸铝晶须中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述紧固轴呈圆管状，在紧固轴的两端沿轴线分别开设有应变槽，应变槽的长度小于紧固轴的总长度的一半。

7.根据权利要求1或6所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述转动轴包括定位部、从定位部一侧凸出的连接部、从定位部另一侧凸出的传动部，所述连接部安装在紧固轴，所述螺纹轴安装在传动部上。

8.根据权利要求7所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述转动轴的端部开设有紧固螺纹，所述紧固螺纹上紧固连接有锁紧螺母。

9.根据权利要求8所述的一种用于轮胎生产设备的动力装置，其特征在于，所述紧固螺纹开设在传动部上。