輾壓力

碾壓力常指機械作用在物體上產生的向下將物體壓平的力。常用的碾壓機器有輾輪式混砂機，它是通過由輾輪的重量或輾輪重量加上彈簧壓力產生的碾壓力加壓在型砂之上。

基本介紹

• 中文名：碾壓力
• 外文名：Rolling pressure
• 運用場合：常用於混砂機
• 內容：指對物體施加向下的壓平力

概念

碾壓力是指機械向加工零件施加的壓力，目的常為得到平整表面。常用的加壓機械有輾輪式混砂機，碾壓力來自於輾輪自身重力和彈簧產生的壓力。

擺動碾壓

工業生產的飛速發展和科學技術的進步，對鍛壓生產不斷提出新的要求。鍛壓設備正向高效率、高精度、大型化、多工位及計算機控制方向發展，鍛壓工藝正向精度高、能耗少的連續成形工藝以及少無切削的精密成形工藝發展。新型的鍛壓技術、鍛壓工藝不斷出現，擺動碾壓為其中一種比較成熟的鍛壓新技術。

圖1

擺動碾壓是利用一個繞中心軸擺動的圓錐形模具對坯料局部加壓的工藝方法，如圖1所示。當主軸旋轉時，OZ繞OM旋轉，使上模產生擺動。同時，滑塊3在油缸作用下上升，對坯料2施壓。這樣上模母線在坯料表面連續不斷地滾動，最後達到使坯料整體變形的目的。

圖中下部陰影部分為上模與坯料的接觸面積。若上模母線為直線，則碾壓的工件表面為平面；若母線為曲線，則能碾壓出上表面為一形狀較複雜的曲面零件。

擺動碾壓省力，加工相同的鍛件，其碾壓力僅為一般鍛壓工藝變形力的1/20～1/5；可加工出厚度為1mm的薄片類零件；產品質量高，節省原材料；碾壓中噪音及震動小，易實現機械化與自動化。主要適於加工迴轉體餅盤類或帶法蘭的半軸類鍛件。

輾輪式混砂機

碾輪式混砂機使用歷史最久，混砂性能好，適應性強。最近一段時期，在主軸轉速，碾壓機構、刮板形狀等方面有了許多改進，因此仍是世界各國套用最多的混砂機。

碾輪式混砂機的結構及工作原理

圖2是我國最近設計的S1118型碾輪式混砂機。它的機體由底盤，圍圈和支腿組成，傳動系統的電動機和減速器裝在底盤下面。減速器的垂直輸出軸聯接混砂機主軸，在主軸的頂端安裝著十字頭。兩個碾輪通過碾輪軸及曲柄裝在十字頭兩側，在十字頭的另外兩側固定著壁刮板、內刮板和外刮板。混砂機加料後，在碾盤上形成一定厚度的砂層。輾輪一方面隨主軸公轉，另一方面由於與砂層接觸，又繞水平碾輪軸自轉，在轉動過程中將砂層壓實。隨十字頭一起旋轉的刮板，接著將壓實的砂層翻起，鬆散，並送入下一個濺輪工作區。內刮板將砂從底盤中部向外送，外刮板將圍圈附近的砂向里送，壁刮板用於清除圍圈內表面上面的粘砂。混砂機主軸以一定轉速帶動十字頭旋轉，碾輪和刮板就不斷地碾壓和鬆散型砂，達到混砂目的。

圖2

碾輪的碾壓和搓研作用，是提高混砂作用的關鍵。具有一定碾壓力的輾輪，在碾壓和搓研砂層的過程中，使砂粒產生相對運動，互相摩擦；將乾砂壓入混砂時形成的粘土團中，使其變脆，易於破碎，擠出粘土團中富集的水分，使乾粘土得到潤濕；將粘土膜更均勻地包復在砂粒表面。所以碾輪的結構和參數對混砂效果十分重要，一方面需要輾壓力使砂層產生最大的變形，而另一方面又不希望砂層過於壓實，因為砂層越緊實，刮板所受阻力越大，磨損越嚴重，功率消耗也增加。碾壓力的大小決定於碾盤上的砂層厚度，型砂性能和碾輪寬度。在保證一定碾壓力的情況下，應加大碾輪寬度，使碾輪碾壓和搓研型砂的數量增多，提高混砂效率。

雖然碾輪式混砂機主軸轉速不高，但是對於刮板的混砂作用也不容忽視，因為沒有刮板，碾輪就不能發揮作用，而且刮板使型砂愈鬆散，碾壓的作用才愈顯著。另外，碾輪的碾壓面積僅占照碾盤總面積的40%左右，而刮板則在整個碾盤攪拌和鬆散型砂。刮板的混砂作用在混砂初期，以及採用矮刮板時最為明顯。

碾輪的彈簧加減壓裝置

為強化碾輪混砂機的混砂過程，提高生產率，就要增加每次加料量和提高主軸轉速，使單位時間內碾壓和鬆散型砂的次數增加。但是這些措施是與碾輪的重量和尺寸互相矛盾的，為解決這一問題，人們設計了碾輪彈簧加壓裝置，最近又改進成彈簧加減壓裝置，它的安裝情況如圖3所示。支架固定在十字頭上，而曲柄則鉸接在十字頭上。在曲柄和支架的上牆鉸接著彈簧加減壓裝置，在曲柄下端的碾輪軸上裝著碾輪。彈簧加減壓裝置(圖4)由拉桿活塞、加壓彈簧、減壓彈簧、套筒等組成。設、、、、、分別表示加壓和減壓彈簧的彈簧力、彈簧剛度和彈簧變形量，表示碾輪重量，為與曲柄結構尺寸有關的折算係數。

圖3

圖4

在混砂機空載時，碾輪自重使曲柄沿逆時針方向轉動，拉桿活塞左移，壓縮減壓彈簧，直至碾輪自重與減壓彈簧力平衡，即：

混砂時，碾輪在壓實砂層時被抬高，曲柄順時針方向轉動，減壓彈簧伸長，加壓彈簧受到壓縮。彈簧力經過曲柄和碾輪對砂層產生一附載入荷，因此這時總的碾壓力F為：

隨著混砂時間的延長，型砂強度增高，碾輪繼續祓抬高。在達到一定高度後，，則此時之總的碾壓力為。由此可以看出，當碾輪重量，曲柄尺寸及彈簧剛度確定後，則碾壓力與彈簧變形量成正比。而彈簧變形量是隨碾輪抬起高度而變化的，亦即與砂層厚度成正比，所以碾壓力正比於砂層厚度。

當型砂混制完畢進行卸砂時，碾盤上的砂層厚度很快降低，這時減小而增加，當碾輪自重與減壓彈簧力平衡時，則碾壓力等於零。

彈簧加減壓裝置優點

由以上分析可以看出彈簧加減壓裝置有下述優點：

1)在減輕碾輪自重的情況下，利用彈簧加減壓裝置保證一定的碾壓力。因此可以適當增加碾輪寬度，擴大碾壓面積，也可以提高主軸轉速，加快混砂過程。

2)碾壓力隨砂層厚度自動變化，加砂量多或型砂強度增加，則碾壓力增加，加砂量少或在卸砂時，碾壓力也隨之降低。這不但符合混砂工藝要求，而且可以減少功率消耗和刮板磨損。

S1118型碾輪式混砂機主軸轉速為36r/min，外刮板線速度較高，在設計中採用形狀簡單的短形矮刮板，其高度為70mm。所有刮板的底緣均堆焊硬質合金，提高了使用壽命。在混砂機底盤上鋪有輝綠岩鑄石板，既耐磨又光滑，型砂不易粘附，可減少刮板阻力，也便於清理。