軸承壓裝機(jī)壓裝力的計(jì)算

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1、摘要 介紹了與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的輪軸冷壓裝計(jì)算方法,設(shè)計(jì)員可節(jié)省查閱資料時(shí)間,應(yīng)用新型的計(jì)算公式,能快速獲得準(zhǔn)確工藝參數(shù),并量化輪軸設(shè)計(jì)尺寸。本文的車(chē)輛輪軸注油冷壓裝工藝屬?lài)?guó)內(nèi)首例。此方法對(duì)機(jī)械制造工業(yè)價(jià)值巨大。 關(guān)鍵詞 輪軸冷壓裝 輪軸注油冷壓裝 計(jì)算公式 工藝工裝 修復(fù)技術(shù) 一、前言 ??? 本文論述的內(nèi)容,適用于鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛、工程機(jī)械和機(jī)床制造。該技術(shù)的特點(diǎn)是:在輪軸冷壓裝設(shè)計(jì)中,既節(jié)省了查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所用的大量時(shí)間,又能快速獲得準(zhǔn)確工藝參數(shù)和設(shè)計(jì)量化值。工藝簡(jiǎn)單、加工方便、能有效避免輪軸配合面被擦傷,與傳統(tǒng)的輪軸冷壓裝工藝設(shè)計(jì)相比,這是專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中的新思路。 二、工藝參數(shù)

2、計(jì)算 在設(shè)計(jì)輪軸冷壓裝產(chǎn)品時(shí),如何根據(jù)配合直徑來(lái)求得合理的過(guò)盈量及冷壓裝噸位,這是專(zhuān)業(yè)工藝人員極為關(guān)注的技術(shù)難題。作者通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)論證,運(yùn)用數(shù)學(xué)原理推導(dǎo)出了下列理論計(jì)算公式,技術(shù)難題迎刃而解,現(xiàn)簡(jiǎn)介如下。 ???? δ1=7×10-4D+0.06 (1) δ2=7.6×10-4D+0.09 (2) ???? δ3=0.5(δ1+δ2) (3)?? δ4=δ3-0.02????????? (4) ???? δ5=δ3+0.01??????? (5)??? δ=δ4~δ5???????? (6)?? ?????? P1=(3.11D+66)+6??? (7)???? P2=4.88D+1

3、01?????? (8) ?????? P=P1~P2?????????? (9) δ1—粗算輪軸配合過(guò)盈量下限值mm;δ2—粗算輪軸配合過(guò)盈量上限值mm;δ3—粗算輪軸配合過(guò)盈量平均值mm;δ4—精算輪軸配合過(guò)盈量下限值mm;δ5—精算輪軸配合過(guò)盈量上限值mm;δ—輪軸配合過(guò)盈量精確值mm;D—輪軸配合直徑mm;P1—輪軸冷壓裝噸位下限值kN;P2—輪軸冷壓裝噸位上限值kN;P—輪軸冷壓裝噸位精確值kN。 三、計(jì)算應(yīng)用實(shí)例 計(jì)算圖1所示的車(chē)輛輪軸采用冷壓裝工藝時(shí),所需配合過(guò)盈量及壓裝噸位。 解:(1)計(jì)算過(guò)盈量 ???? δ1=7×10-4D+0.06=7×10-4×182+0.

4、06=0.19(mm) ????????? δ2=7.6×10-4D+0.09 =7.6×10-4×182+0.09=0.23(mm) ????????? δ3=0.5(δ1+δ2)=0.5(0.19+0.23)=0.21(mm) ????????? δ4=δ3-0.02=0.21-0.02=0.19(mm) ????????? δ5=δ3+0.01=0.21+0.01=0.22(mm) ??????????? δ=δ4~δ5 =0.19~0.22(mm) ???? (2)計(jì)算冷壓裝噸位 ???? P1=(3.11D+66+6=(3.11×182+66)+6=683(kN) ?

5、???? P2=4.88D+101=4.88×182+101=989(kN) ?????? P=P1~P2=683~989(kN) 以上計(jì)算出來(lái)的δ值和P值,即為所求車(chē)輛輪軸冷壓裝時(shí),所需的配合過(guò)盈量和冷壓裝噸位。根據(jù)δ值,即可量化出車(chē)軸配合座部位的精確尺寸和車(chē)輪配合孔部位的精確尺寸。 四、輪軸機(jī)械加工 輪孔的配合表面是通過(guò)鏜削加工來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其表面粗糙度可按Ra3.2控制;軸座的配合表面是通過(guò)磨削加工來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其表面粗糙度可按Ra1.6控制。為了保證輪軸配合面不被擦傷,輪孔兩端應(yīng)有R3~5mm的過(guò)渡圓弧,軸座的壓裝始端,應(yīng)有10~13mm圓錐引入段。 五、工藝與操作 1.清潔度、過(guò)

6、盈量、軸長(zhǎng)中心 輪軸冷壓裝之前,輪孔和軸座必須用汽油刷洗干凈,用量缸表和千分尺分別測(cè)量輪孔和軸座的配合直徑,并以此確定二者的配合過(guò)盈量。 若輪軸配合組件是由一軸兩輪組成的輪對(duì),則確定軸長(zhǎng)中心是輪軸冷壓裝配前的重要因素。具體方法是:用劃規(guī)分別以有一定加工精度的軸兩端或適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)軸肩作基準(zhǔn),以相同半徑分別向軸長(zhǎng)中心方向劃線,若兩線重合,該點(diǎn)即是軸長(zhǎng)中心,若兩線不重合,則折中線即是軸長(zhǎng)中心。圖2中的A、B部位即是對(duì)稱(chēng)軸肩,時(shí),縱向中心線即是軸長(zhǎng)中心。 2.冷壓裝 輪軸冷壓裝之前,應(yīng)把導(dǎo)向套分別安裝在軸兩端,在導(dǎo)向套外表面和軸座配合表面均勻涂抹純凈的植物油(禁用桐油)之后,把輪分別套裝在軸兩端

7、的導(dǎo)套上。用起重設(shè)備把輪軸組件水平吊起,在油壓機(jī)的移動(dòng)小車(chē)支架上穩(wěn)放,用框式水平儀測(cè)量軸水平。準(zhǔn)備工作就緒后,把軸端保護(hù)套安裝在軸的受力一端,待壓裝,見(jiàn)圖3所示。 導(dǎo)向套在輪軸配合冷壓裝中的作用是:引導(dǎo)輪、軸對(duì)中,避免配合面被擦傷。制造導(dǎo)向套時(shí),應(yīng)使其與輪、軸均為間隙配合,Q235A鋼和工業(yè)尼龍為常用材料。軸端保護(hù)套的作用是:避免軸端面直接受力造成塑性變形,這種作用在軸端有螺紋時(shí),尤為重要。 輪軸冷壓裝時(shí),應(yīng)使壓入力作用在軸端,使用軸長(zhǎng)中心樣板尺進(jìn)行同步測(cè)量,這樣可保證輪內(nèi)側(cè)端面與軸長(zhǎng)中心之間的距離不超限。一端壓裝完工后,把輪軸組件在油壓機(jī)的移動(dòng)小車(chē)支架上旋轉(zhuǎn)180°,在受力軸端裝好保護(hù)套

8、,施行另一端輪軸冷壓裝,此時(shí)可用專(zhuān)用測(cè)尺按設(shè)計(jì)要求檢測(cè)兩輪內(nèi)側(cè)面之間的距離。壓裝過(guò)程不允許中途停機(jī)。 3.壓力曲線 輪軸冷壓裝的壓力曲線,是通過(guò)油壓機(jī)上的自動(dòng)記錄儀繪制的,它是衡量輪軸冷壓裝質(zhì)量的重要指標(biāo),輪軸過(guò)盈配合冷壓裝的壓力參數(shù)也由此得出。冷壓裝時(shí),壓力曲線應(yīng)均勻平穩(wěn)上升,曲線中部不允許存在陡噸(壓力曲線不平滑)、降噸(壓力曲線朝數(shù)值減小的方向變化)等缺陷,合格的壓力曲線見(jiàn)圖4所示。壓力曲線理論長(zhǎng)度可按如下公式計(jì)算。 ????????????????????????????? S=(L+A-K-r)i S—壓力曲線理論長(zhǎng)度;L—輪轂長(zhǎng)度;A—伸出輪轂孔外端之軸座長(zhǎng)度;K—輪座前端

9、錐形長(zhǎng)度;r—壓力指示器傳達(dá)系數(shù),即指示器圓筒行程比鞲鞴沖程縮短系數(shù),可根據(jù)壓力指示器構(gòu)造決定。 4.修復(fù)技術(shù) 對(duì)不符合冷壓裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的輪軸過(guò)盈配合組件,應(yīng)及時(shí)退輪檢查配合面是否被擦傷,并進(jìn)行修復(fù)。未能及時(shí)退輪的輪軸過(guò)盈配合組件,其放置時(shí)間不允許超過(guò)12小時(shí)。對(duì)達(dá)到壓裝力要求的輪軸過(guò)盈配合組件,允許原輪在原軸上重新壓裝一次;對(duì)壓裝力不足的輪軸過(guò)盈配合組件,不允許原輪在原軸上重新壓裝,原因是:退輪后,輪軸配合表面看起來(lái)粗糙度無(wú)變化,實(shí)際已經(jīng)朝粗糙度上升的方向變化了,在這種情況下,若進(jìn)行重新壓裝,容易出現(xiàn)假?lài)崳ㄓ涗泝x上顯示的壓裝力數(shù)值,比實(shí)際壓裝力數(shù)值大)。對(duì)壓裝力超限的輪軸過(guò)盈配合組件,必須

10、重新修磨輪軸配合表面,并進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)量及過(guò)盈量選配后,才能重新進(jìn)行壓裝。 六、車(chē)輛輪軸注油冷壓裝工藝 1.簡(jiǎn)介 車(chē)輛輪軸過(guò)盈配合注油冷壓裝與普通輪軸過(guò)盈配合冷壓裝在結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)是:前者的輪孔中部有一個(gè)環(huán)形油槽與輪轂件上的注油孔相通,見(jiàn)圖5所示。圖中各件號(hào)代表的含義為:1.車(chē)軸;2.車(chē)輪;3.高壓注油管;4.注油擴(kuò)壓設(shè)備。壓裝過(guò)程中,在輪軸配合面之間注入高壓油,以使輪孔產(chǎn)生微量擴(kuò)大,所需軸向壓力可隨之減小。此方法既能保護(hù)輪軸配合面不被擦傷,又能方便的微調(diào)輪對(duì)內(nèi)側(cè)距。 2.工藝 輪軸過(guò)盈配合注油冷壓裝與普通輪軸過(guò)盈配合冷壓裝在工藝上的不同點(diǎn),分別體現(xiàn)在輪軸配合部位加工、輪軸配合過(guò)盈量、向

11、輪軸配合面之間注入高壓油。其余方面二者相同。 (1)輪軸配合部位加工 車(chē)輪的配合孔在加工時(shí),應(yīng)制成有0.02~0.03mm正錐的配合孔。加工車(chē)輪配合孔的注油孔時(shí),應(yīng)使其軸向中心線與輪孔軸向中心線夾45°角。車(chē)軸的輪座在加工時(shí),不允許有任何錐度,應(yīng)確保輪座的圓柱配合面光滑及軸向平行。 (2)注油冷壓裝 進(jìn)行輪軸注油冷壓裝時(shí),注入高壓油之前的壓入力應(yīng)逐漸上升;從過(guò)油槽起,向輪軸配合面之間注入高壓油,此時(shí)的壓入力開(kāi)始下降。注油壓裝過(guò)程中,允許注油壓力在100~165MPa范圍內(nèi)波動(dòng),此階段的壓入力應(yīng)小于未注油時(shí)的數(shù)值。壓裝終止時(shí)的壓入力須在200kN以下。調(diào)整超限輪對(duì)內(nèi)側(cè)距的方法是:向輪軸配

12、合面之間注入高壓油,用銅棒按所需的軸向力方向振動(dòng)輪,直至符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 3.實(shí)例資料 圖6所示的車(chē)輛輪軸注油冷壓裝曲線,是為臺(tái)灣客戶(hù)制造的DQJ2型橋檢車(chē)輪對(duì)資料,進(jìn)行輪軸注油冷壓裝時(shí),所用設(shè)備為國(guó)產(chǎn)壓裝機(jī)和從日本進(jìn)口的高壓油泵。應(yīng)用此項(xiàng)新工藝,為臺(tái)灣客戶(hù)制造出了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)專(zhuān)家通報(bào),此項(xiàng)成功的車(chē)輛輪軸注油冷壓裝工藝,在我國(guó)大陸尚屬首例。DQJ2型輪對(duì)尺寸與國(guó)產(chǎn)鐵路貨車(chē)8G轉(zhuǎn)向架上使用的輪對(duì)尺寸相似。 七、結(jié)語(yǔ) 本文論述的輪軸冷壓裝計(jì)算與工藝,經(jīng)歷了長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和驗(yàn)證,節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間、工藝過(guò)程簡(jiǎn)化、數(shù)據(jù)準(zhǔn)、成本低、可靠性強(qiáng),均是此項(xiàng)新技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)。大陸和臺(tái)灣島的車(chē)輛運(yùn)行可靠性,充分證明了此項(xiàng)技術(shù)是輪軸冷壓裝領(lǐng)域的新途徑。

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