軸承壓裝機(jī)壓裝力的計算

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1、摘要 介紹了與傳統(tǒng)設(shè)計不同的輪軸冷壓裝計算方法，設(shè)計員可節(jié)省查閱資料時間，應(yīng)用新型的計算公式，能快速獲得準(zhǔn)確工藝參數(shù)，并量化輪軸設(shè)計尺寸。本文的車輛輪軸注油冷壓裝工藝屬國內(nèi)首例。此方法對機(jī)械制造工業(yè)價值巨大。 關(guān)鍵詞 輪軸冷壓裝 輪軸注油冷壓裝 計算公式 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)車車輛、工程機(jī)械和機(jī)床制造。該技術(shù)的特點是：在輪軸冷壓裝設(shè)計中，既節(jié)省了查閱設(shè)計手冊和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所用的大量時間，又能快速獲得準(zhǔn)確工藝參數(shù)和設(shè)計量化值。工藝簡單、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)計相比，這是專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中的新思路。 二、工藝參數(shù)

2、計算 在設(shè)計輪軸冷壓裝產(chǎn)品時，如何根據(jù)配合直徑來求得合理的過盈量及冷壓裝噸位，這是專業(yè)工藝人員極為關(guān)注的技術(shù)難題。作者通過長期試驗論證，運用數(shù)學(xué)原理推導(dǎo)出了下列理論計算公式，技術(shù)難題迎刃而解，現(xiàn)簡介如下。 ???? 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—粗算輪軸配合過盈量下限值mm；δ2—粗算輪軸配合過盈量上限值mm；δ3—粗算輪軸配合過盈量平均值mm；δ4—精算輪軸配合過盈量下限值mm；δ5—精算輪軸配合過盈量上限值mm；δ—輪軸配合過盈量精確值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、計算應(yīng)用實例 計算圖1所示的車輛輪軸采用冷壓裝工藝時，所需配合過盈量及壓裝噸位。 解：（1）計算過盈量 ???? 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) 以上計算出來的δ值和P值，即為所求車輛輪軸冷壓裝時，所需的配合過盈量和冷壓裝噸位。根據(jù)δ值，即可量化出車軸配合座部位的精確尺寸和車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鏜削加工來實現(xiàn)的，其表面粗糙度可按Ra3.2控制；軸座的配合表面是通過磨削加工來實現(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

6、盈量、軸長中心 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量輪孔和軸座的配合直徑，并以此確定二者的配合過盈量。 若輪軸配合組件是由一軸兩輪組成的輪對，則確定軸長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ΨQ軸肩作基準(zhǔn)，以相同半徑分別向軸長中心方向劃線，若兩線重合，該點即是軸長中心，若兩線不重合，則折中線即是軸長中心。圖2中的A、B部位即是對稱軸肩，時，縱向中心線即是軸長中心。 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)的移動小車支架上穩(wěn)放，用框式水平儀測量軸水平。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、軸對中，避免配合面被擦傷。制造導(dǎo)向套時，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，尤為重要。 輪軸冷壓裝時，應(yīng)使壓入力作用在軸端，使用軸長中心樣板尺進(jìn)行同步測量，這樣可保證輪內(nèi)側(cè)端面與軸長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)的移動小車支架上旋轉(zhuǎn)180°，在受力軸端裝好保護(hù)套

8、，施行另一端輪軸冷壓裝，此時可用專用測尺按設(shè)計要求檢測兩輪內(nèi)側(cè)面之間的距離。壓裝過程不允許中途停機(jī)。 3.壓力曲線 輪軸冷壓裝的壓力曲線，是通過油壓機(jī)上的自動記錄儀繪制的，它是衡量輪軸冷壓裝質(zhì)量的重要指標(biāo)，輪軸過盈配合冷壓裝的壓力參數(shù)也由此得出。冷壓裝時，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，合格的壓力曲線見圖4所示。壓力曲線理論長度可按如下公式計算。 ????????????????????????????? S=(L+A-K-r)i S—壓力曲線理論長度；L—輪轂長度；A—伸出輪轂孔外端之軸座長度；K—輪座前端

9、錐形長度；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) 對不符合冷壓裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的輪軸過盈配合組件，應(yīng)及時退輪檢查配合面是否被擦傷，并進(jìn)行修復(fù)。未能及時退輪的輪軸過盈配合組件，其放置時間不允許超過12小時。對達(dá)到壓裝力要求的輪軸過盈配合組件，允許原輪在原軸上重新壓裝一次；對壓裝力不足的輪軸過盈配合組件，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粗糙度無變化，實際已經(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)假噸（記錄儀上顯示的壓裝力數(shù)值，比實際壓裝力數(shù)值大）。對壓裝力超限的輪軸過盈配合組件，必須

10、重新修磨輪軸配合表面，并進(jìn)行嚴(yán)格測量及過盈量選配后，才能重新進(jìn)行壓裝。 六、車輛輪軸注油冷壓裝工藝 1.簡介 車輛輪軸過盈配合注油冷壓裝與普通輪軸過盈配合冷壓裝在結(jié)構(gòu)上的不同點是：前者的輪孔中部有一個環(huán)形油槽與輪轂件上的注油孔相通，見圖5所示。圖中各件號代表的含義為：1.車軸；2.車輪；3.高壓注油管；4.注油擴(kuò)壓設(shè)備。壓裝過程中，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)輪對內(nèi)側(cè)距。 2.工藝 輪軸過盈配合注油冷壓裝與普通輪軸過盈配合冷壓裝在工藝上的不同點，分別體現(xiàn)在輪軸配合部位加工、輪軸配合過盈量、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 車輪的配合孔在加工時，應(yīng)制成有0.02～0.03mm正錐的配合孔。加工車輪配合孔的注油孔時，應(yīng)使其軸向中心線與輪孔軸向中心線夾45°角。車軸的輪座在加工時，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，注入高壓油之前的壓入力應(yīng)逐漸上升；從過油槽起，向輪軸配合面之間注入高壓油，此時的壓入力開始下降。注油壓裝過程中，允許注油壓力在100～165MPa范圍內(nèi)波動，此階段的壓入力應(yīng)小于未注油時的數(shù)值。壓裝終止時的壓入力須在200kN以下。調(diào)整超限輪對內(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輪，直至符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。 3.實例資料 圖6所示的車輛輪軸注油冷壓裝曲線，是為臺灣客戶制造的DQJ2型橋檢車輪對資料，進(jìn)行輪軸注油冷壓裝時，所用設(shè)備為國產(chǎn)壓裝機(jī)和從日本進(jìn)口的高壓油泵。應(yīng)用此項新工藝，為臺灣客戶制造出了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。據(jù)國內(nèi)有關(guān)專家通報，此項成功的車輛輪軸注油冷壓裝工藝，在我國大陸尚屬首例。DQJ2型輪對尺寸與國產(chǎn)鐵路貨車8G轉(zhuǎn)向架上使用的輪對尺寸相似。 七、結(jié)語 本文論述的輪軸冷壓裝計算與工藝，經(jīng)歷了長期的生產(chǎn)實踐和驗證，節(jié)省設(shè)計時間、工藝過程簡化、數(shù)據(jù)準(zhǔn)、成本低、可靠性強(qiáng)，均是此項新技術(shù)的突出優(yōu)點。大陸和臺灣島的車輛運行可靠性，充分證明了此項技術(shù)是輪軸冷壓裝領(lǐng)域的新途徑。