CN216129296U - 一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠 - Google Patents

Abstract

本发明属于石膏板护面纸生产技术领域，具体涉及一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，其解决了独龙杠使用过程中经常出现断轴，所以存在维护频繁、寿命短、维修成本大的问题。本发明包括杠杆和钢座，钢座内设有孔；还包括螺母；杠杆的前端为圆杆状结构的杆部，杠杆的中间用于与所述钢座连接的位置为圆锥状结构的连接部，杠杆上靠近连接部尾端的位置设有外螺纹；钢座的孔为锥孔，连接部插装于锥孔内，螺母位于钢座的后侧；钢座的锥孔的前端的顶部设有与其同心的空位，空位的直径大于锥孔的直径。本发明维修维护做到现场更换，节省大量工作时间，大幅提高工作效率；减少独龙杠维护频率，增加其使用寿命。

Description

一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠

技术领域

本发明属于石膏板护面纸生产技术领域，具体涉及一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠。

背景技术

石膏板护面纸成品纸卷在储存与运输中均采取平躺方式，原因为纸卷两端侧不能有损坏，否则石膏板无法生产，因此护面纸纸卷在装卸过程中使用独龙杠叉车（杠杆的尾端插入钢座的直孔内，将杠杆的前端插入成品纸卷内，然后将钢座连接在叉车上，通过叉车装卸护面纸纸卷），但因为纸卷约2吨重，原独龙杠（如图1所示）的使用过程中经常出现断轴，所以存在维护频繁、寿命短、维修成本大的问题。

发明内容

本发明要解决独龙杠使用过程中经常出现断轴，所以存在维护频繁、寿命短、维修成本大的问题，提供了一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠。

本发明采用如下的技术方案实现：一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，包括杠杆和钢座，钢座内设有孔；还包括螺母；

所述杠杆的前端为圆杆状结构的杆部，杠杆的中间用于与所述钢座连接的位置为圆锥状结构的连接部，杠杆上靠近连接部尾端的位置设有外螺纹；

所述钢座的孔为锥孔，锥孔的锥度与杠杆的连接部的锥度一致，连接部插装于锥孔内，并且螺母安装于杠杆的外螺纹上，螺母位于钢座的后侧；

所述钢座的锥孔的前端的顶部设有与其同心的空位，空位的直径大于锥孔的直径。

进一步的，所述钢座的空位的长度为20~25mm。

进一步的，所述钢座的锥孔以及杠杆的连接部的锥度均为1：12。

进一步的，所述钢座的空位的为半圆形，空位的底面与水平面平齐。

进一步的，所述钢座采用Q235材料制成。

进一步的，所述杠杆采用40Cr材料制成。

本发明相比现有技术的有益效果：

1.本申请维修维护做到现场更换，节省大量工作时间，每件的维修时间由原来的3.25小时，缩短至1小时以内，大幅提高工作效率；

2.本申请的下压点空位设计改善杠杆上表面的应力集中现象，使应力分散，减少独龙杠维护频率，增加其使用寿命，可使独龙杠的使用寿命延长一倍，由1万吨/根延长至2万吨/根左右；

3.本申请的独龙杠尺寸统一，加工工艺统一，可以实现批量生产，在独龙杠的维护与安装相较原结构都方便很多。

附图说明

图1为原独龙杠的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为断轴原因分析示意图；

图4为有限元受力分析示意图；

图5为有限元分析设定示意图；

图6为有限元分析计算结果示意图；

图7为有限元分析应力优化设计示意图；

图中：1-杠杆，1.1-杆部，1.2-连接部，1.3-外螺纹，2-钢座， 2.1-锥孔，2.2-空位，3-螺母， L-长度。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

文中所述的“前后”指的是杠杆得轴向，螺母位于钢座的后侧。

参照图2，本发明提供一种技术方案：一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，包括杠杆1和钢座2，钢座2内设有孔；还包括螺母3；

所述杠杆1的前端为圆杆状结构的杆部1.1，杠杆1的中间用于与所述钢座2连接的位置为圆锥状结构的连接部1.2，杠杆1上靠近连接部1.2尾端的位置设有外螺纹1.3；

所述钢座2的孔为锥孔2.1，锥孔2.1的锥度与杠杆1的连接部1.2的锥度一致，连接部1.2插装于锥孔2.1内，并且螺母3安装于杠杆1的外螺纹1.3上，螺母3位于钢座2的后侧；

所述钢座2的锥孔2.1的前端的顶部设有与其同心的空位2.2，空位2.2的直径大于锥孔2.1的直径。

所述钢座2的空位2.2的长度L为20~25mm。

所述钢座2的锥孔2.1以及杠杆1的连接部1.2的锥度均为1：12。

杠杆1圆锥精度控制由数控机床保证，可以实现批量生产。

所述钢座2的空位2.2的为半圆形，空位2.2的底面与水平面平齐。

所述钢座2采用Q235材料制成；Q235力学性能：密度：7.85g/cm^3，弹性模量（E/Gpa）：200~210，泊松比（ν）：0.25~0.33，抗拉强度（σb/MPa）：370-500，屈服强度（厚度或直径小于等于16mm）：235，Q235普通碳素结构钢又称作A3钢，Q代表的是这种材质的屈服极限，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。

所述杠杆1采用40Cr材料制成；40Cr是我国GB的标准钢号，是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到Ф28～60mm,油淬时可淬透到Ф15～40mm。这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。切削性能较好，当硬度为174～ 229HB时，相对切削加工性为60%。该钢常用于制作中型塑料模具，即所谓的模具钢，其力学性能：试样毛坯尺寸（mm）：25，抗拉强度（σb/MPa）：≥810（实际硬度25HRC时），屈服点（σs/MPa）：≥785，断后伸长率（δ5/%）：≥9，断面收缩率（ψ/%）：≥45，冲击吸收功（Aku2/J）：≥47，布氏硬度（100/3000HBW）（退火或高温回火状态）：≤207。

本公司从2018年度开始至2019.8月份截止，共维修制造独龙杠50件。其中2018年度 29件（制造13件），2019年21件（其中 6寸一件，3寸板改6寸2件）。平均每根的使用寿命为1.4万吨左右。每根独龙杠加工平均耗时3.25小时。其中车杠杆耗时1.05小时，其他工序耗时2.2 小时。

我司对独龙杠报废（杠杆断裂，下文称为断轴）进行的分析：

断面分为裂断区，撕断区，折断区三个区域，属于典型的拉压疲劳裂口：

1.裂断区：断面光洁整齐，占断面区域的1/4以下；

2.撕断区：断面纹路呈放射状，占断面区域的1/2左右；

3.折断区：断面纹路不规则，位于断面区下方。

通过有限元对断轴的原因进行分析（如图3所示），由图分析得出：

1.裂断区：在长时间的交变应力的作用下，在下压点附件的应力集中区，金属出现疲劳，进而产生裂纹，裂纹以较快的速度开始向下蔓延；

2.撕断区：断纹底部的区域为应力集中的区域，且裂纹加深应力越大，超过金属的屈服极限以后开始出现雪崩现象，裂纹被迅速撕开，呈现放射状分布；

3.折断区：裂纹越过断面中点，材料的结构持续恶化，应力全部集中至断面附近，至使剩余部分整体折断。

断轴维修工艺：

1.用气刨焊，刨开背后焊接圈；

2.用压力机，压出断轴；

3.测量，制配新轴，配合公差为H7u6；

4.装配，重新焊接；

因轴与座的配合方式为过盈配合，维修过程中极易拉伤内孔，内孔损伤以后需要修补内孔，唯有既费时间，又增加成本。

传统的杠杆为圆形杆状结构，钢座的孔为直孔，杠杆的尾端插入钢座的直孔内，并且杠杆的尾端与钢座的后侧焊接固定，本申请将钢座的直孔设计为锥孔，并且将焊接固定改为螺母锁紧固定。

通过有限元进行受力分析：

1. 计算过程（如图4所示）：

设纸辊质心为A点；L1=500MM；L2=125MM,叉车后仰角度α为16°

F1为纸辊所受重力

F1=MG=2400KG*9.8N/KG=23520N；

F2= F1*（L1+L2）/ L1=29400N；

F4= F2*COS（α）=28261N

结论：杠杆1平行于钢座方向的受力为F4，受力点为B点。

2. 分析设定（如图5所示）：

所标记的面是固定面，表示该面在计算过程中提供支撑；

所指示的位置是杠杆1的受力位，在计算过程中力由所示位置向模型施加重力。

3. 计算结果（如图6所示）：

在所述的受力条件下，独龙杠的应力情况如图7所示。支撑点与下压点附件均出现了应力集中的现象。应力集中的位置与实际断裂的位置基本一致。可以看出，在设计中，把下压点附近的拉应力集中现象改善，将有利于延长独龙杠的使用寿命。

4. 应力优化设计（如图7所示）：

在锥孔设计基础上，在钢座2的锥孔2.1上表面，磨削加工出一个空位2.2，使杠杆1的下压点与支撑点之间出现水平错位。

5. 计算结果比较：

空位2.2的长度L以5mm为单位，在0~40mm的范围内进行应力分析，并对计算结果进行比较。

独龙杠在钢座的支撑点与下压点的水平距离在20mm以上，上方的拉应力呈弥散分布，没有明显的集中点。因此独龙杠在与钢座保证贴合的前提下，支撑点与下压点之间应设计20~25mm的空位。

6. 总结

在本次由机加创新工作室主导的独龙杠改进优化项目中，实现了：

1)统一标准：独龙杠尺寸统一，加工工艺统一，可以实现批量生产；

2)直孔改锥孔：维修维护做到现场更换，节省大量工作时间，每件的维修时间由原来的3.25小时，缩短至1小时以内，大幅提高工作效率；

3)下压点空位：改善杠杆上表面的应力集中现象，使应力分散，可使独龙杠的使用寿命延长一倍，由1万吨/根延长至2万吨/根左右。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，包括杠杆（1）和钢座（2），钢座（2）内设有孔；其特征在于：还包括螺母（3）；

所述杠杆（1）的前端为圆杆状结构的杆部（1.1），杠杆（1）的中间用于与所述钢座（2）连接的位置为圆锥状结构的连接部（1.2），杠杆（1）上靠近连接部（1.2）尾端的位置设有外螺纹（1.3）；

所述钢座（2）的孔为锥孔（2.1），锥孔（2.1）的锥度与杠杆（1）的连接部（1.2）的锥度一致，连接部（1.2）插装于锥孔（2.1）内，并且螺母（3）安装于杠杆（1）的外螺纹（1.3）上，螺母（3）位于钢座（2）的后侧；

所述钢座（2）的锥孔（2.1）的前端的顶部设有与其同心的空位（2.2），空位（2.2）的直径大于锥孔（2.1）的直径。

2.根据权利要求1所述的一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，其特征在于：所述钢座（2）的空位（2.2）的长度（L）为20~25mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，其特征在于：所述钢座（2）的锥孔（2.1）以及杠杆（1）的连接部（1.2）的锥度均为1：12。

4.根据权利要求3所述的一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，其特征在于：所述钢座（2）的空位（2.2）的为半圆形，空位（2.2）的底面与水平面平齐。

5.根据权利要求4所述的一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，其特征在于：所述钢座（2）采用Q235材料制成。

6.根据权利要求5所述的一种用于石膏板护面纸成品纸卷储存运输的独龙杠，其特征在于：所述杠杆（1）采用40Cr材料制成。

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