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。本文的車輛輪軸注油冷壓裝工藝屬國(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)車車輛、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(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)假噸（記錄儀上顯示的壓裝力數(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、車輛輪軸注油冷壓裝工藝 1.簡(jiǎn)介 車輛輪軸過(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.車軸；2.車輪；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所示的車輛輪軸注油冷壓裝曲線，是為臺(tái)灣客戶制造的DQJ2型橋檢車輪對(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)灣客戶制造出了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)專家通報(bào)，此項(xiàng)成功的車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。