脹緊套在機(jī)械壓力機(jī)主軸上的應(yīng)用

文／易序磊·江鈴汽車股份有限公司

脹緊套在機(jī)械壓力機(jī)主軸上的應(yīng)用

文／易序磊·江鈴汽車股份有限公司

易序磊，沖壓設(shè)備技術(shù)員，助理工程師，主要從事沖壓設(shè)備的維修、保養(yǎng)工作，主持完成江鈴沖壓廠E4S-600機(jī)械壓機(jī)線主軸改造項目和壓機(jī)飛輪支撐套的改造項目，進(jìn)一步提高了壓機(jī)的使用穩(wěn)定性。

本文介紹了機(jī)械壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，機(jī)械壓力機(jī)主軸上采用花鍵聯(lián)接存在的一些問題，以及將脹緊套聯(lián)接方式運用到機(jī)械壓力機(jī)主軸的優(yōu)勢及脹緊套的工作原理和特點，同時，還介紹了脹緊套運用到主軸上需要考慮的因素，脹緊套的各項性能參數(shù)是否滿足工作要求。

隨著目前汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對沖壓的要求也越來越高，無論從生產(chǎn)效率，還是沖壓質(zhì)量，都需要大力發(fā)展。然而，沖壓工藝最重要的部分——沖壓設(shè)備，是保證沖壓生產(chǎn)穩(wěn)定和快速發(fā)展的基礎(chǔ)。沖壓設(shè)備主要是指壓力機(jī)，其中壓力機(jī)包括機(jī)械壓力機(jī)、油壓機(jī)和伺服壓力機(jī)等，目前運用最廣的是機(jī)械壓力機(jī)。然而機(jī)械壓力機(jī)的主軸上會出現(xiàn)一種較大的故障，且故障維修較困難、成本高、維修時間長。

機(jī)械壓力機(jī)是通過主電機(jī)帶動飛輪轉(zhuǎn)動，然后通過離合器—制動器的動作將飛輪上的能量傳遞到主軸上，再通過齒輪和連桿機(jī)構(gòu)將動力傳遞到滑塊，最后通過滑塊和工作臺上的模具實現(xiàn)沖壓作業(yè)，機(jī)械壓力機(jī)傳動系統(tǒng)如圖1所示。機(jī)械壓力機(jī)主軸（高速軸）與離合器—制動器花盤連接的形式采用的是花鍵內(nèi)齒套的形式（圖2）。

由于機(jī)械壓力機(jī)工作時振動較大，而內(nèi)齒套與主軸的花鍵聯(lián)接存在一定的間隙，造成花鍵內(nèi)齒套和主軸上的花鍵容易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象（見圖3和圖4），導(dǎo)致內(nèi)齒套和主軸報廢，增加設(shè)備成本。同時，內(nèi)齒套的安裝工作非常復(fù)雜，工作強(qiáng)度大。根據(jù)內(nèi)齒套的聯(lián)接方式存在的一些問題，需在聯(lián)接結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)，使用一種全新的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，使得維修方便，增加對主軸的保護(hù)功能，同時備件容易購買，維修成本較低，脹緊套聯(lián)接形式就可以很好的解決這些問題。

脹緊套聯(lián)接技術(shù)

脹緊套是一種無鍵聯(lián)接裝置，其原理和用途是通過高強(qiáng)度拉力螺栓的作用，在內(nèi)環(huán)與軸之間、外環(huán)與輪轂之間產(chǎn)生巨大抱緊力，以實現(xiàn)機(jī)件與軸的無鍵聯(lián)接。脹緊套結(jié)構(gòu)由外環(huán)、內(nèi)環(huán)和螺栓組組成，內(nèi)環(huán)與外環(huán)的接觸表面為圓錐面，見圖5。

脹緊套聯(lián)接的工作原理：通過擰動螺栓組，在螺栓拉伸力的作用下內(nèi)環(huán)沿接觸面移動發(fā)生擠壓，在一定擠壓范圍內(nèi)，內(nèi)環(huán)在擠壓力作用下其內(nèi)徑變形縮小，使得內(nèi)環(huán)擠壓并抱緊壓機(jī)主軸。在內(nèi)環(huán)與機(jī)械壓機(jī)主軸間靜摩擦力和花盤輪轂與外環(huán)之間靜摩擦力的作用下，將飛輪上的能量傳遞給壓機(jī)主軸，最終實現(xiàn)沖壓作業(yè)。采用脹緊套聯(lián)接主要有以下優(yōu)點：

⑴安裝和調(diào)整方便。脹緊套安裝時無須加熱，冷卻或加壓設(shè)備，只需將螺栓按要求的力矩擰緊即可。且調(diào)整方便，可以將輪轂在軸上方便地調(diào)整到所需位置。

⑵脹緊套的使用壽命長，強(qiáng)度高。脹緊套依靠摩擦傳動，對被聯(lián)接件沒有鍵槽削弱，也無相對運動，工作中不會產(chǎn)生磨損。

⑶脹緊套在超載時，將失去聯(lián)接作用，可以保護(hù)設(shè)備不受損害。

圖1 機(jī)械壓力機(jī)傳動系統(tǒng)

圖2 內(nèi)齒套與主軸花鍵聯(lián)接

圖3 內(nèi)齒套花鍵的磨損

圖4 主軸花鍵的磨損

圖5 脹緊套結(jié)構(gòu)

⑷脹緊套聯(lián)接可以承受多重負(fù)荷，其結(jié)構(gòu)可以做成多種樣式。

⑸脹緊套拆卸方便，且具有良好的互換性和備件購買容易。由于脹緊套能把較大配合間隙的軸轂結(jié)合起來，拆卸時將螺栓擰松，即可使被聯(lián)接件容易拆卸。脹緊時，接觸面緊密貼合不易銹蝕，也便于拆開。

脹緊套技術(shù)在機(jī)械壓機(jī)主軸上的應(yīng)用

根據(jù)脹緊套的工作原理、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點等，可以將脹緊套聯(lián)接技術(shù)運用到機(jī)械壓力機(jī)主軸上，將以往的花鍵聯(lián)接替換掉。然而，脹緊套聯(lián)接技術(shù)運用到機(jī)械壓力機(jī)主軸上需要考慮以下因素：

⑴脹緊套傳遞的扭矩需大于或等于主軸工作時傳遞的扭矩。

⑵脹緊套承受的軸向載荷必須大于或等于離合器-制動器動作時的軸向載荷。

⑶脹緊套徑向力必須大于或等于脹緊套與主軸結(jié)合面的壓力。

⑷脹緊套傳遞力必須大于或等于主軸需要傳遞的力。

⑸脹緊套的內(nèi)圈直徑必須與主軸外徑相近，外圈直徑必須與花鍵輪轂的直徑相近。

脹緊套聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容是傳遞扭矩能力的計算，軸向載荷的計算，以及聯(lián)接螺栓的直徑和擰緊力矩的計算，設(shè)計計算的目的是讓傳扭結(jié)構(gòu)在正常傳遞外載荷時既不發(fā)生相對運動，同時又能保證各聯(lián)接件在裝配力的作用下不造成損壞。現(xiàn)以E4S-600MBC閉式機(jī)械壓力機(jī)的主軸為例，根據(jù)手冊查得此類型壓力機(jī)的離合器與制動器傳遞的扭矩分別為39200N·m和30870N·m，并通過主軸和花盤輪轂的尺寸，初步選用PL140X190AD-N系列的脹緊套。

從E4S-600MBC閉式機(jī)械壓力機(jī)現(xiàn)場的使用情況來看，更換脹緊套以后，壓力機(jī)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，各方面輸出的力矩和壓力都能滿足工作要求，而且工作時，壓機(jī)的振動也有一些減小，現(xiàn)場維修的工作強(qiáng)度和次數(shù)也下降了。

結(jié)束語

機(jī)械壓機(jī)主軸上采用脹緊套聯(lián)接方式替代花鍵聯(lián)接方式，不但可以降低安裝和拆卸的工作強(qiáng)度，而且可以進(jìn)一步保護(hù)主軸不被過載損壞，同時，還減低了維修成本，增加了使用壽命，這里根據(jù)使用過程中的經(jīng)驗，總結(jié)和介紹了機(jī)械壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)特點，以及結(jié)合實例進(jìn)行計算和實際應(yīng)用，對于提高壓機(jī)主軸的使用壽命具有積極的意義。