3307車系后制動輪轂拆裝機具的研制

蔣林

摘 要：我礦自開采以來，設備逐漸大型化，隨著運輸距離以及坡度的不斷增加，對制動系統的要求極高。為保證安全，每月需對制動元件進行檢查和更換，而由于設備的特殊性，制動元件吊裝不易且重量大，對拆裝工作造成極大不便。文章闡述了礦用汽車制動元件拆裝機具的設計，達到減少勞動強度，提高勞動效率的目的。

關鍵詞：制動；輪轂；機具

我國金屬礦山是國內礦用汽車的最大用戶，從最初20噸級汽車到如今廣泛使用的40～60噸級汽車以及100噸級以上的礦山用汽車，使得礦山用汽車不僅從載重量上，而且從質上得到了一個飛躍。3307車系后制動輪轂作為汽車的主要部件，重約210kg，而該部位位于車廂下部，前有變速箱、柴油箱、排氣管以及舉升、轉向油箱的限制，位置狹小。鋼繩栓掛困難，叉車吊裝不易且存在安全隱患，常常影響現場的正常維修作業，降低了工作效率。為此，我們考慮制作一機具，達到簡單、實用的目的。

1 機構的原理分析

因拆裝后輪制動輪轂常在現場進行，而現場地面凹凸不平，而在制動輪轂中需裝配軸承、油封等部件，必須使拆卸中制動輪轂與后橋殼保持在同一中心平面內，我們考慮將制動輪轂支承點分為前后兩部分，各自相對獨立運動又位置固定；為達到簡潔、低故障率的目的，我們采用人力驅動、梯形螺紋傳動，如圖1所示。

2 螺桿的設計

加在方頭上的轉矩T為主動力矩，工件對支承面的壓力F則是工作載荷，其中F=210kg×2×9.81=4120.2N，支承面上下移動最小距離為115mm。

2.1 受力分析

由于螺紋參數未知，把扭矩轉化為當量軸向載荷，同時考慮聯接在外載荷下可能進行補充擰緊，故將總拉力增加1.25%以考慮擰緊時螺紋受摩擦力矩產生的扭轉應力的影響，則根據螺紋危險剖面的拉伸強度條件近似計算螺桿直徑。

2.2 選擇螺紋牙型及螺桿、螺母材料

根據工作要求，我們選擇齒根強度較高且容易加工的單頭梯形螺紋。螺桿采用45#鋼，σs=360N/mm2，螺母材料用ZQSN10-1。

2.3 確定螺桿的直徑

2.3.1 按磨損條件求螺桿直徑

考慮螺母采用整體式螺母結構，取系數Φ=2；因螺紋副的材料為鋼對青銅，低速，人力驅動，取許用比壓【p】=30N/mm2，梯形螺紋h=0.5P，得：d2=6.63mm。

2.3.2 按強度條件估算螺桿直徑

由于是人力驅動，工作間歇時間長，取安全系數S=3計算許用應力：【σ】=360/3=120N/mm2。然后參照螺栓連接，得d1=7.39mm。

比較d1、d2計算結果，考慮到機構可能在過載情況下工作，為使螺桿有一定剛度，取梯形螺紋T20×4。取Z=10，螺母高度H=Z×P=10×4=40mm，系數Φ=H/d2=40/18=2.22，比2大，若以Φ=2.22計算：d2=6.29mm，所選螺紋也滿足要求。但考慮到螺母，仍然取Φ=2，則H=Φd2=2×18=36mm。

2.4 校核螺桿強度

選取螺紋以后，就可按受載與支承情況計算扭轉力矩，并精確校核螺桿強度。

2.4.1 求螺紋力矩T

選取螺紋后，就可按照受載與支承情況計算扭轉力矩：T=

6378.82N·mm。

2.4.2 校核螺桿強度

選取螺母下端為危險剖面，d1=15.5mm，F=4120.2N，T=6378.82N·mm，得：σca=26.56N/mm2。

而許用應力【σ】=120N/mm2，故安全。

2.5 校核螺紋牙的強度

2.6 校核自鎖條件

螺紋要達到自鎖，ψ<ρv-（1°～1.5°）。可知：ψ=4.5°<ρv-（1°～1.5°）=5.345°～4.845°，故滿足自鎖條件。

3 支撐鋼管的選用

根據螺母的計算尺寸，我們選取20#的普通鋼管作為支承鋼管。

4 結束語

該機具具有制作成本低，安全可靠，工作效率高的特點。投入使用后，拆裝后輪轂所需人員由3～4人降為2人，拆裝時間由4～5小時降為1.5～2小時，大幅減輕了職工的勞動強度，提高了工作效率。在修理人員減少，設備老化，生產任務重的情況下，對于提高設備的運輸效率，保障運輸任務的完成具有極大的意義。

參考文獻

[1]彭文生，黃華梁.機械設計[M].湖南科學技術出版社，1993.

[2]王昆.機械設計課程設計[M].華中理工大學出版社，1992.