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圆柱形零件配合的装配新工艺
hc360慧聪网工程机械行业频道 2004-07-14 20:15:50
    工业上使用大量的圆柱形零件配合,如轴承配合,衬套配合,往往采用较紧的过渡尺寸配合来保证定心,传动平稳,偏载小。但是如果过紧,不但装配困难,有时往往因装配后的变形减少了轴承径向游隙,而降低了轴承的使用寿命。另外当同一根轴上的一对轴承安装座孔的同轴度相差较大,轴承将受到径向较大的附加力矩,或造成轴承工作时温升较高,或造成轴承外圈的强制旋转,而使轴承座孔磨损的同时,轴承温升更快,最终造成轴承的失效。

    传统的轴承装配工艺是冷装与热装,成本较高,需要一些加热设备或液氮以及一些简易的装配工装。

    采用尺寸配合的传统工艺在维修时拆卸困难,需要必要的工装。在没有拆卸空间时,要进行破坏性、无法再利用的拆卸,如将内套锯成几段取下。在这种情况下对那些只承受摆动负荷的零件,其磨损量在圆周方向也不是均匀的,往往通过旋转一定的角度后重新使用,因此浪费是很大的,造成维修成本的提高。

    这里介绍一种使用厌氧型圆柱形零件固持胶的全新设计工艺。

    圆柱固持胶是厌氧胶的一种,用于增加间隙配合、过渡配合、压配合圆柱形非螺纹配合件的接合强度,可以替代过盈、过渡配合,通过胶粘达到过盈配合的接触强度和抗剪强度,减少装配应力和变形,便于安装与维修。它主要用做轴承的固定,弥补轴孔的配合间隙,有时在维修中无须换新的配件,通过对旧零件的修复可以重新使用,这样能大大节约维修成本,因此其应用非常广泛。值得一提的是这种方法不能保证精确定心,所以在要求精确定心的情况,要注意配合种类的选择与施胶两种方法的组合运用。本文将通过举例介绍一下圆柱固持胶的应用。

    混凝土输送泵的S管阀前端外表面的耐磨套管是通过热装方法装配的,因为S管阀自身不平衡惯性矩大,加工困难,热处理也不如套管好操作,所以用耐磨套来提高S管阀前端外表面的耐磨性。但是需要加热设备和简易的安装工装,而且往往由于加热设备缺乏移动性,需要将S管阀和耐磨套拿到别的工部进行热装,这就降低了生产效率,而且磨损后维修时拆卸是非常困难的,往往采用破坏拆卸方法。可S管阀承受的是摆动载荷,其耐磨外套的磨损是不均匀的,因此拆卸后旋转一定角度可重新使用。采用圆柱固持胶TS1680,将过盈配合改为间隙配合,保证足够的接触强度和抗剪强度,维修时也非常方便,还能降低加工与装配难度以及生产成本,提高了生产效率。

    在大多数工程机械中,包含许多铰接机构,如装载机的作业动臂,后桥的摆动机构,以及含有铰接机架的任何工程机械,铰接机构是工程机械最为常见的机构之一。如图1所示,铰接机构通常由一对铰接孔、一个铰接销轴以及关节轴承组成。由于关节轴承具有调心作用,能满足铰接孔1与孔2同轴度误差情况下的安装要求,因而使用较为普遍,但其与具有自润滑功能的复合铜套相比有以下缺点:

1.相同尺寸下关节轴承的承载能力比套小,或说结构尺寸相对较大,加工量也就大,加工成本提高,造成关节轴承的价格成本也相对较高。

2.因为关节轴承需要润滑,故铰接销轴的结构复杂,加工成本高。

3.如图1在孔1与孔2距离较大时,即支撑距离大,加工时同轴度往往很难达到使用要求的数值,同时也考虑到安装要求,设计时经常降低同轴度要求,同时放大孔的尺寸公差,这样虽然满足了加工与安装要求,但是造成铰接销与铰接空安装后处于非完全接触状态,使轴承承受径向静载荷的能力下降,销轴易被剪断,而且因为轴与孔间有缝隙,长时间在潮湿的环境下工作,就会发生锈蚀,造成维修时拆卸困难。


    相比之下,自润滑轴承虽然有许多优点,但其缺乏关节轴承的调心作用,因此自润滑轴承对两铰接孔的同轴度要求较高,增加了加工与装配上的难度。如果在使用自润滑轴承的同时采用圆柱固持胶TS1680涂覆在孔1、孔2与铰接轴的接触表面,填充轴孔之间的缝隙,胶固化后形成较高接触强度和抗剪强度,达到轴与孔完全接触状态,另外胶还能起到密封作用,防止锈蚀,利于维修。在包含多组铰接机构有同轴度要求的情况下,为了提高与其他组铰接孔装配后的同轴度,可以将两组铰接连接中各自的一个铰接孔(如孔2)的尺寸公差缩小,提高装配后的同轴度。如装载机动臂与铲斗的两组铰接连接,以及动臂与机架的连接等等。值得注意的是装配中为避免轴与套被胶粘在一起,应合理进行涂胶部位和顺序。如按图1所示的插入方向,就应该在孔2的内表面与铰接轴的尾端进行施胶,当然在装配过程中时根据装配空间进行适当的变化。
平地机后桥与摆动平衡箱的连接中所采用的是复合铜套(如图2序7),目前采


 1 平衡箱体 2 连接盘 3 端盖 4 调心轴承 5 压盘 6 双排链轮轴 7 复合套 8 后桥桥体

用的是冷装方法,需要液氮及必要的设备,而在维修时,通常将旧零件破坏掉,换新零件。

    实际使用情况是平衡箱绕后桥中心轴线左右转动,其角度不超过20°,其磨损量在圆周方向是不均匀的,往往通过旋转一定的角度后可以直接重新使用。又如图2所示序6双排链轮轴属于多点支撑,因此在轴端采用了序4调心轴承,但是双排链轮轴通过序7、8、1、2装配连接后,序2的轴承外圈安装孔与双排链轮轴的轴承内圈安装轴面二者的同轴度相差很大,靠调心轴承已不能满足安装和使用要求,加之复合铜套磨损后也将造成同轴度误差的进一步加大,设计时在选用轴承内外圈的安装配合过程中,往往选用的是过渡配合,而且内圈配合较紧,避免内圈与轴相对转动,外圈与孔的接触面积相对大一些,可以选用较松的间隙配合或更大的动配合,避免轴受热伸长或内圈安装后外涨,造成轴承的正常工作游隙减少,影响轴承的正常工作。虽然如此精心设计,但是如图2所示在对序4进行拆卸时,是通过序2连接盘顶丝孔将轴承从轴端顶出,当使用一段时间后,由于磨损以及最初的选用配合较紧,造成拆卸困难,而且连接盘的材料为HT300等铸铁材料,在实际拆卸中经常造成连接盘破碎而无法在使用,但是像这种连接盘一般不是易损件,如此造成不必要的损失。解决问题的方法最好将轴承内圈与轴之间的配合放松,选用间隙配合,而且为弥补同轴度的误差,可以根据实际加工情况适当放宽配合间隙,为了防止内圈与轴的相对转动,安装时在轴承内圈与轴之间涂敷圆柱固持胶TS1680,这种解决方案既降低了维修成本又便于维修。

    圆柱固持胶选用也方便,过渡过盈配合选择粘度小的(TS1609),间隙配合选用粘度大一些的(1680),间隙过大如磨损件选择粘度更大的膏状(1660)。

    圆柱固持胶对维修是极为方便的,只需加热至150°C就可轻松拆卸,而且不需要任何工装,极适合户外操作。
信息来源:天工设计处 刘清华
 

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