滑輪軸承內(nèi)圈鎖緊輾壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

吳浩，鄧杰，趙玲權(quán)，張娟

(浙江天馬軸承股份有限公司 技術(shù)中心，杭州 310015)

1 前言

滑輪軸承是圓柱滾子軸承的一種特殊應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。因特殊的使用要求，滑輪軸承需要承受持續(xù)的高載荷，所以滑輪軸承一般設(shè)計(jì)采用雙列滿裝滾子結(jié)構(gòu)。滑輪軸承雙半內(nèi)圈通常采用固定環(huán)連接鎖緊，目前主要有沖壓鎖緊和車床輾壓鎖緊2種方法，存在的不足為：

圖1 滑輪軸承結(jié)構(gòu)簡圖

(1)裝配質(zhì)量不穩(wěn)定，裝配過程中容易產(chǎn)生磕碰傷，導(dǎo)致套圈變形；存在鎖不緊現(xiàn)象，導(dǎo)致裝配后內(nèi)圈仍然能夠產(chǎn)生相對運(yùn)動。

(2)沖壓鎖緊模具的利用率較低，需要反復(fù)修整模具。

(3)車床輾壓鎖緊機(jī)構(gòu)的加工效率較低。

鑒于此，設(shè)計(jì)了滑輪軸承鎖緊輾壓機(jī)構(gòu)，并在生產(chǎn)應(yīng)用中驗(yàn)證了該裝置的可行性。

2 輾壓裝置

設(shè)計(jì)的鎖緊輾壓機(jī)構(gòu)如圖2所示。4個支撐桿緊固在底座上，為壓塊機(jī)構(gòu)上下移動提供導(dǎo)向。推進(jìn)電動機(jī)為步進(jìn)電動機(jī)，由上升和下降2個按鈕控制，常按按鈕電動機(jī)快速上升或快速下降，松開按鈕則電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；每點(diǎn)動一下按鈕，電動機(jī)帶動絲杠上升或下降0.1 mm，便于壓力微調(diào)。當(dāng)推進(jìn)電動機(jī)工作時，推進(jìn)桿轉(zhuǎn)動，帶動壓塊機(jī)構(gòu)推動輾壓桿向下運(yùn)動，在輾壓桿上安裝輾壓輪，輾壓輪按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時，整個輾壓機(jī)構(gòu)推進(jìn)過程中通過氣動裝置固定的輾壓電動機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動輾壓輪轉(zhuǎn)動，使固定環(huán)成形，鎖緊雙半內(nèi)圈。輾壓結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1—滑輪軸承；2—輾壓桿；3—壓塊機(jī)構(gòu)；4—底座；5—推進(jìn)電動機(jī)；6—推進(jìn)桿；7—支撐桿；8—輾壓輪；9—支撐軸承；10—輾壓電動機(jī)；11—V形楔塊圖2 滑輪軸承鎖緊輾壓機(jī)構(gòu)示意圖

1—輾壓輪；2—輾壓桿；3—雙半內(nèi)圈；4—固定環(huán)圖3 輾壓結(jié)構(gòu)示意圖

工作時，首先將壓塊機(jī)構(gòu)退到上限位置，將已安裝好固定環(huán)的滑輪軸承放置在V形楔塊上，輾壓輪和輾壓桿穿入軸承內(nèi)孔，使輾壓輪的牙槽落入裝固定環(huán)的槽內(nèi)，下調(diào)壓塊機(jī)構(gòu)將壓塊上的V形槽對準(zhǔn)支撐軸承；當(dāng)V形槽壓緊支撐軸承時，開始緩慢旋轉(zhuǎn)輾壓桿，一邊旋轉(zhuǎn)輾壓桿一邊使壓塊向下運(yùn)動，給輾壓輪向下的壓力，通過計(jì)算輾壓行程，確定輾壓的結(jié)束位置。試輾壓結(jié)束后，測試成品軸承的旋轉(zhuǎn)靈活性、內(nèi)徑圓度、平行差等指標(biāo)，若各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，則可以確定輾壓桿的進(jìn)給速度、行程以及輾壓輪的轉(zhuǎn)動速度。考慮到輾壓過程中固定環(huán)的成形過程、材料的性能和尺寸以及軸承的型號等因素，輾壓過程可分為預(yù)輾和精輾2個過程，分別選用不同的輾壓參數(shù)，合理的參數(shù)設(shè)置可以確保輾壓的質(zhì)量穩(wěn)定性和加工效率。輾壓過程結(jié)束后，裝置自動復(fù)位，更換軸承，實(shí)現(xiàn)快速輾壓鎖緊。

3 輾壓輪的設(shè)計(jì)

對滑輪軸承結(jié)構(gòu)和輾壓機(jī)理進(jìn)行研究，在確保模具安裝使用方便和高效利用、高精度的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的輾壓輪結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 輾壓輪結(jié)構(gòu)

輾壓輪采用模具鋼Cr12MoV，并采用低淬低回的熱處理工藝，提高硬度和耐磨性。輾壓輪工作斜面采用圓弧結(jié)構(gòu)，減小了模具與固定環(huán)的接觸面積，彌補(bǔ)了因模具的加工誤差而導(dǎo)致的輾壓不緊的問題，同時也減小了輾壓力，提高了成品軸承的裝配質(zhì)量。

4 應(yīng)用效果

應(yīng)用該輾壓機(jī)構(gòu)對滑輪軸承雙半內(nèi)圈進(jìn)行鎖緊，選取3個型號軸承，對輾壓機(jī)構(gòu)改進(jìn)前、后的應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行對比，見表1。由表可知，使用改進(jìn)后的輾壓機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品精度提高，質(zhì)量更加穩(wěn)定，加工效率大大提高。而且改進(jìn)設(shè)計(jì)的輾壓機(jī)構(gòu)更換軸承(型號)方便，操作簡單，若想進(jìn)一步降低制造成本，可將機(jī)構(gòu)中的推進(jìn)步進(jìn)電動機(jī)和輾壓電動機(jī)更換成手輪，進(jìn)行手動操作。

表1 對比試驗(yàn)結(jié)果