卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒止口同軸度檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

張二莉

（江蘇徐州科源液壓有限公司，江蘇 徐州221000）

0 引言

卷?yè)P(yáng)減速機(jī)多用于液壓起重機(jī)、履帶起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、艦船起重機(jī)、碼頭和集裝箱起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)上。卷?yè)P(yáng)減速機(jī)是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，靜態(tài)停車制動(dòng)器制動(dòng)，以達(dá)到驅(qū)動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)和制動(dòng)的目的。其主要由行星齒輪傳動(dòng)部分、卷筒、靜態(tài)停車制動(dòng)器、齒圈組成。卷筒作為其中的主要部件，承載制動(dòng)內(nèi)芯（內(nèi)芯包括齒輪傳動(dòng)部分、靜態(tài)停車制動(dòng)器和齒圈）和馬達(dá)聯(lián)接部分，所以卷筒設(shè)計(jì)需要兩個(gè)止口的同軸度在一定范圍之內(nèi)，如果相差太多，會(huì)導(dǎo)致跳動(dòng)太大，影響產(chǎn)品連接處的轉(zhuǎn)矩增大，影響卷?yè)P(yáng)減速機(jī)的使用壽命，同時(shí)也影響主機(jī)的使用壽命。而且該產(chǎn)品也會(huì)隨同主機(jī)產(chǎn)品出口，檢測(cè)更加嚴(yán)格，所以單個(gè)零部件的能否達(dá)到技術(shù)要求會(huì)直接影響產(chǎn)品的使用壽命及對(duì)應(yīng)主機(jī)的使用效果，所以要控制好卷筒的止口處的同軸度，同軸度的測(cè)量顯得尤為重要。

通常的測(cè)量方法是會(huì)選擇三坐標(biāo)法，但是對(duì)于大型大批量的產(chǎn)品，三坐標(biāo)只能用于小批量的抽檢1～2件，因?yàn)榫硗矠殍T件，不方便用三坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)不到檢測(cè)技術(shù)要求，也沒辦法進(jìn)行測(cè)量，單個(gè)測(cè)量工具無(wú)法達(dá)到相同的測(cè)量基準(zhǔn)，滿足不了生產(chǎn)的需要，且效率低。超大距離空隙的同軸度精密檢測(cè)[1]一直是生產(chǎn)中的難題。目前可供選擇的孔同軸度測(cè)量方法，都只適應(yīng)于小型零部件或者是孔的距離較近和對(duì)測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合。而對(duì)大型零部件超大孔距離孔系則尚未有成熟的測(cè)量方案。所以設(shè)計(jì)一個(gè)方便檢測(cè)且效率高的檢測(cè)裝置具有重要意義。

1 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

卷筒同軸度檢測(cè)裝置包括下圈、上圈、定位底座、軸承架、鋼珠、深溝球軸承、軸用擋圈、內(nèi)六角螺釘，如圖1所示。

圖1 檢測(cè)卷筒同軸度裝置結(jié)構(gòu)示意圖

該裝置中的軸承架上裝有深溝球軸承，使用軸用擋圈將軸承固定在軸承架上，深溝球軸承相對(duì)于產(chǎn)品的止口采用間隙配合，能夠達(dá)到軸承與止口面的線接觸即可。此時(shí)，軸承架的高度與卷筒上的止口高度相配合，達(dá)到軸承在止口寬度的中間位置相互匹配。即軸承架在定位底座上的位置必須根據(jù)產(chǎn)品的止口大小設(shè)置，軸承架的一頭設(shè)計(jì)成螺紋狀態(tài)，使軸承架和定位底座采用螺紋連接。這樣可方便安裝和拆卸，同時(shí)也能達(dá)到該檢測(cè)裝置的通用性。即只需要將定位底座的螺釘孔設(shè)計(jì)在不同的位置，把定位底座設(shè)計(jì)成階梯軸的形狀，因?yàn)椴煌亩ㄎ坏鬃梢耘c不同的卷筒相互配合，就能檢測(cè)多種規(guī)格的卷筒，這樣上圈和下圈不用更換，只需要更換定位底座，能達(dá)到工裝的通用性和互換性。

2 卷筒同軸度檢測(cè)裝置工作原理

對(duì)于卷筒的設(shè)計(jì)，在滿足結(jié)構(gòu)性能的前提下，盡可能地參照?qǐng)D2所示進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，對(duì)于特殊情況的，需在滿足裝配和使用要求的前提下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。同軸度是表示兩個(gè)軸線保持在同一直線的狀況，即為通常所說的共軸狀況。同軸度公差是被測(cè)實(shí)際軸線相對(duì)于基準(zhǔn)軸線所允許的最大變動(dòng)量，所謂同軸度是用同軸度公差來表示的。

圖2 卷筒止口位置度的要求[3]

卷筒端面大小止口的同軸度公差是指t2（相對(duì)于基準(zhǔn)A的變化量），即為該小止口相對(duì)于大止口的基準(zhǔn)軸線在不在同一軸線上，不在同一軸線上，其偏差為多少。其偏差要符合GB/T 1184[2]的要求，具體的要求如下：

卷筒上的形位公差，卷筒上端面圓跳動(dòng)t1，徑向同軸度φt2作如下要求（如圖2），不得大于GB/T 1184中的下列值：1）t1不低于8級(jí)（取8級(jí)）；2）φt2不低于8級(jí)（取8級(jí)）。

該卷筒同軸度檢測(cè)裝置為了方便測(cè)量卷筒兩端止口的同軸度，上圈與下圈通過鋼球接觸，下圈固定在工作臺(tái)上，通過鋼球的點(diǎn)接觸旋轉(zhuǎn)上圈，帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，此時(shí)軸承架上的深溝球軸承跟著上圈旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過磁鐵吸附在軸承架上（軸承架上使用銑床銑出兩個(gè)平面，方便跳動(dòng)儀能通過磁鐵吸附在軸承架上）的跳動(dòng)儀也跟著相對(duì)旋轉(zhuǎn)。卷筒旋轉(zhuǎn)的同時(shí)就能檢測(cè)出跳動(dòng)量。通過兩個(gè)端面的跳動(dòng)量之差，就能檢測(cè)出其同軸度是否在要求范圍之內(nèi)。

3 卷筒檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

以一種卷筒[4]為例，其尺寸如圖3所示，止口尺寸分別為φ320H7和φ348H7的兩個(gè)位置。卷筒的定位止口為φ360的位置，該止口與定位底座通過間隙松配合。

圖3 卷筒止口尺寸圖

1）下圈設(shè)計(jì)成φ1000 mm×30 mm（厚度），下圈包含84個(gè)槽，裝配84個(gè)鋼珠。

2）上圈設(shè)計(jì)成φ1020 mm×20 mm。

4）軸承架設(shè)計(jì)成兩種高度70～95 mm和500～520 mm。因?yàn)橛猩舷麓笮≈箍冢舷麓笮≈箍诘膶挾葹?5 mm，分別能達(dá)到圖3中98 mm和525 mm的止口中間位置，軸承與上下大小止口構(gòu)成12 mm（選擇的軸承厚度尺寸）線接觸。同時(shí)，軸頭安裝軸承的位置軸徑為φ25 mm，軸用擋圈的槽深，根據(jù)軸徑設(shè)計(jì)。其余可以根據(jù)產(chǎn)品要求，在不干涉的情況下自由設(shè)計(jì)。軸承架使用45鋼，熱處理調(diào)質(zhì)硬度為260～280 HB。

5）軸承采用深溝球軸承6005-2RS[5]。深溝球軸承適用于高轉(zhuǎn)速甚至極高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行，而且非常耐用，無(wú)需經(jīng)常維護(hù)。該類軸承摩擦因數(shù)小、極限轉(zhuǎn)速高，尺寸范圍與形式變化多樣，在機(jī)械行業(yè)上用途比較廣泛。該檢測(cè)裝置主要受到徑向負(fù)載，軸向載荷較小，所以選擇一定尺寸的深溝球軸承。

6）根據(jù)軸承架的軸徑選擇軸用擋圈[6]25-GB 894-2017。卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒同軸度檢測(cè)裝置，通過內(nèi)六角螺釘將上圈、下圈和鋼珠三者結(jié)合在一起，同時(shí)把軸承用軸用擋圈裝在軸承架上，再將軸承架的螺柱部分旋入定位底座上的通孔內(nèi)，通過螺紋連接，把定位底座和下圈固定在一起。定位底座通過孔之間的間隙配合實(shí)現(xiàn)整個(gè)工裝的組裝，各個(gè)零部件的具體位置如圖1所示。

4 卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒同軸度檢測(cè)裝置的使用

卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒同軸度檢測(cè)裝置在使用時(shí)，通過軸承架上銑掉的平面，將跳動(dòng)儀（跳動(dòng)儀是靠磁鐵吸附在軸承架的銑平面上）吸附在該銑平面上，跳動(dòng)儀的探頭指針指到止口內(nèi)孔圓面上，通過旋轉(zhuǎn)上圈（上圈與下圈通過84個(gè)鋼珠滾動(dòng)，鋼珠在各自的位置孔內(nèi)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，上圈又與定位底座進(jìn)行配合，使用內(nèi)六角螺釘把定位底座和下圈固定，這樣上圈不會(huì)旋轉(zhuǎn)脫出軌道），軸承架上的軸承與止口面相互結(jié)合，跳動(dòng)儀（其指針臂可以伸縮，指針能伸到止口上的任何位置）隨著上圈的旋轉(zhuǎn)而相對(duì)旋轉(zhuǎn)，就能測(cè)出該止口位置的跳動(dòng)量（通過儀表讀出跳動(dòng)量），止口可以進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，求取平均值。然后使用另外一根軸承架，按照上述方法測(cè)出卷筒另外一端止口的跳動(dòng)量，這樣根據(jù)兩個(gè)止口的平均值就能計(jì)算出兩者的跳動(dòng)量相差多少，進(jìn)而就能測(cè)出兩止口的同軸度是否在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)。測(cè)量示意圖如圖4所示。卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒同軸度檢測(cè)裝置的有益效果是：

圖4 卷筒裝在檢測(cè)同軸度裝置上的示意圖

1）卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒同軸度檢測(cè)裝置裝夾完畢后，不需要二次裝夾，只需要更換產(chǎn)品零部件卷筒即可，把卷筒吊裝在該工裝上，就能測(cè)量出卷筒兩端的止口的同軸度，解決了卷筒同軸度不方便測(cè)量的問題。

2）在實(shí)際使用過程中可以大大提高生產(chǎn)效率，不需要到實(shí)驗(yàn)室用三坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量（三坐標(biāo)的測(cè)量按照每次加工第1～2件產(chǎn)品進(jìn)行抽檢，檢測(cè)的覆蓋面很低，只能保證抽檢的樣件的質(zhì)量），使用該裝置能做到止口同軸度的100%檢測(cè)，保證工件的加工質(zhì)量，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)品在客戶心中的形象。

3）卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒的產(chǎn)品種類很多，我們可以分類制作定位底座，對(duì)于相近的尺寸，可以根據(jù)卷筒定位止口的尺寸設(shè)計(jì)成階梯軸的形式，就能檢測(cè)出很多系列的卷筒，這樣就能達(dá)到覆蓋100%卷筒產(chǎn)品。

4）能夠?qū)崿F(xiàn)卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒同軸度的檢測(cè)，就能更好地控制該公差，否則就不能夠得到好的產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求，卷?yè)P(yáng)減速機(jī)的運(yùn)行就能平穩(wěn)可靠，不會(huì)出現(xiàn)扭斷連接軸等的問題。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了卷?yè)P(yáng)減速機(jī)卷筒止口同軸度的檢測(cè)方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的檢測(cè)裝置,解決了卷筒止口同軸度不方便檢測(cè)的問題，同時(shí)提高了檢測(cè)效率及產(chǎn)品的加工質(zhì)量，從而保證了整個(gè)主機(jī)在使用過程中的使用效率和使用穩(wěn)定性。