一種安裝軸承座裝置的結構設計

陳 強 王 平 曹莎莎

（中國航發貴州黎陽航空動力有限公司，貴陽 550014）

中央傳動裝置是航空發動機上的重要部件，能夠將發動機的動力傳遞給滑油附件等系統，使這些系統正常工作。該裝置主要通過一對弧齒錐齒輪的嚙合實現動力的傳遞，其中齒輪的兩端都由軸承支承。主動齒輪端的軸承安裝在裝入殼體的軸承座上，軸承座上安裝有滑油噴嘴，通過殼體內油路實現對軸承的潤滑。該中央傳動裝置上的軸承座在結構上為回轉體圓筒狀，中間空腔用于安裝軸承，外圓面與中央傳動裝置殼體配合。軸承座與中央傳動裝置殼體配合面通過兩層橡膠圈進行密封，中間空腔為滑油通道，用于實現將滑油通過殼體上的油路進入軸承座內，最終通過軸承座上的噴嘴作用到軸承上。軸承座與殼體配合處需要考慮封嚴性，配合緊密度要求高，裝配和拆卸比較困難。因此，裝配時需要主要解決軸承和軸承座的拆卸和裝配問題。中央傳動裝置的調試主要涉及噴嘴的滑油流量試驗和齒輪的嚙合印痕的著色檢查。在調試過程中需要多次拆卸和壓裝軸承座，因此軸承座的裝配問題是影響中央傳動裝置調試工作效率的主要因素之一。以往軸承座的拆卸和裝配是通過手工方式進行的，工作效率較低。因為軸承座上有兩層膠圈，壓裝和拆卸的阻力較大，若通過敲擊等方式進行裝配容易損傷零件，所以手工壓裝的方式很難進行。針對手工壓裝方式存在的問題，出現了采用專門的壓裝裝置進行壓裝的工作方式。它通過螺桿旋轉生產的軸向運動作用在軸承座上實現軸承座的裝配和拆卸。這種方式在實現軸承座的拆卸和裝配時，需要兩套不同的裝置。軸承座拆卸后，需要將軸承座從拆卸的裝置上拆下，再安裝到壓裝的裝置進行壓裝，操作煩瑣，裝配效率低。基于此，提出一種安裝軸承座裝置的結構設計方案，可以通過一套裝置實現軸承座的安裝和拆卸，同時在使用中可以實現兩種工作模式的快速切換。該方案既解決了以往手工安裝時工作效率較低和安裝質量合格率較低的問題，又解決了以往設計方案中存在的結構設計較為復雜、操作過程煩瑣以及實際使用效率不高的問題，是一種設計新穎、實用性較高的設計方案。

1 總體方案

軸承座壓裝裝置總的實施方案是先通過螺桿的正向和反向轉動使壓頭上下運動，再通過壓頭與軸承座連接實現在殼體安裝位置中的上下移動，從而達到壓裝和拆卸軸承座的目的[1]。這種方案與以往的拆裝方式無很大區別，都是使用螺紋傳動實現上下移動，從而對軸承座施加壓力，以實現壓裝和拆卸軸承座，不同點是將軸承座連接的方式進行了改進。因為安裝時需要作用在軸承座外側施加壓力，拆卸時又需要連接到軸承座內部施力才能將軸承座從殼體中拆除[2]，所以在本裝置中提出了三爪拔器的設計方案（在后文中詳細介紹）。三爪拔器可以實現整個拔器裝置外形直徑的調節：當三爪拔器的上3 個拔爪收起時，整個拔器的直徑要小于軸承座孔的直徑，整個拔器即可進入到軸承座內；當三爪拔器的上3 個拔爪打開時，整個拔器的直徑要大于軸承座孔的直徑。整個拔器進入軸承座內后可以卡在軸承座內，當整個拔器運動時即可帶動軸承座一起運動。

2 三爪拔器工作原理

壓頭與軸承座連接過程中，在壓裝時壓頭作用在軸承座上表面施加壓力，而在拆卸時需要壓頭進入軸承座內后卡在軸承座內在壓頭上升過程中將軸承座帶出[3]。要實現兩種模式的快速切換，需要設計特殊的結構。本文論述的拆裝軸承座裝置通過三爪拔器實現軸承座拆卸和壓裝的快速切換。三爪拔器主要由拔爪、轉銷、彈簧及撥桿組成，結構如圖1 所示。三爪拔器工作過程：將撥桿轉動一個角度后可將設置的3 個拔爪頂出，再將撥桿轉到原來位置，3 個拔爪在彈簧的作用下可以收回，從而實現三爪拔器外徑的快速轉變。撥桿工作部位形狀為正三角形，3 個頂角處為圓弧面，當撥桿轉動時頂角處的圓弧面沿拔爪的曲面運動，從而帶動3 個拔爪克服彈簧的阻力繞轉銷轉動。將撥桿、拔爪的起始位置設置在距拔件器中心50 mm 的位置。拔爪工作面由4 段圓弧組成，起始位置為φ10 mm 的圓弧面與撥桿頂點圓弧相切位置，在30°～60°的范圍內設置1 段與圓心在拔件器中心大小為R43.2 mm 的圓弧，通過兩段同心不同半徑的圓弧之間的落差實現拔爪的收放。兩個圓弧段之間以R15 mm 和 R10 mm 的圓弧轉接，目的是實現不同半徑的圓弧段之間的圓滑過渡[4-5]。

軸承座內腔最小尺寸為φ126.5 mm，最大尺寸為φ158.5 mm。要實現三爪拔器可以進入軸承座內，然后打開拔爪卡在軸承座內，拔爪的活動范圍應在φ126.5 ～158.5 mm。在設計時考慮設置為當撥桿轉過30°時，拔爪外緣直徑可達φ150 mm。拔爪未打開時三爪拔器外徑φ126.5 mm。通過上述工作原理實現三爪拔器的外徑在φ126.5 ～150.0 mm 的快速切換。通過計算拔爪R43.2 mm 圓弧中心點的位移量約為13.93 mm，再根據位移量作圖計算拔爪外圓直徑可達到φ150 mm。它的工作原理與凸輪機構相似，通過主動件撥桿旋轉兩者的接觸點沿從動件拔爪上曲面運動實現拔爪的開合運動。通過計算確定拔爪曲面輪廓的形狀，可以得到拔爪按照設定的軌跡移動。這種結構的優點是可以通過比較簡單的機構實現按預定規律的復雜運動。三爪拔器上還設置了鎖止結構，主要由彈簧、球頭和螺母組成，結構如圖2 所示，作用是在轉到拔器時限制其轉動的位置。結構為在三爪拔器的蓋子上設置了兩個夾角為30°的孔，當撥桿運動到孔的位置時，撥桿上的球頭在彈簧的作用下進入孔內起到鎖止的作用。

3 整體工作方案設計

該拆裝軸承座的裝置主要由攪棒、螺桿、蓋板、底座、壓板及三爪拔料器組成，結構如圖3 所示。工作過程：壓裝軸承座，將殼體放置在底座上，通過壓板壓緊固定，將三爪拔器打開，轉動攪棒使三爪拔料器向下移動，作用到軸承座上表面，將軸承座壓入殼體。三爪拔器打開是通過轉動拔器上的撥桿將拔器上3 個拔爪打開。由于3 個拔爪打開后直徑大于軸承座上孔的直徑，拔爪整體向下運動時，就可以卡在軸承座上帶動軸承座向下移動，最終完成將軸承座壓入殼體的工作。拆卸軸承座時，先收起三爪拔料器，轉動攪棒使三爪拔料器向下移動進入軸承座內，再打開三爪拔料器，然后反向轉動攪棒使三爪拔料器向上移動帶動軸承座向外移動，完成軸承座的拆卸。通過反向轉動拔器上的撥桿將拔器上的3 個拔爪收起。3 個拔爪收起后直徑小于軸承座上孔的直徑，就可以進入到軸承座內。拔器進入到軸承座內后，轉動撥桿打開拔器上的3 個拔爪將拔器卡在軸承座內。當拔器整體向上運動時就可以帶動軸承座一起運動，完成將軸承座從殼體上拆卸的工作。

蓋板設計成活動式，可以連同螺桿和三爪拔料器等部件一起打開，方便工件的裝卸。蓋板一端通過轉銷去底座支架連接，可以實現蓋板繞轉銷整體轉動。蓋板另一端開有槽，可以將鎖緊螺栓翻轉進入槽內，通過蝶形螺母鎖緊。三爪拔料器工作時需要轉動撥桿將拔器上3 個拔爪打開，而螺桿也需要轉動實現三爪拔料器的上下運動。為實現三爪拔料器上撥桿轉動與螺桿轉動之間相互不干涉，三爪拔料器與螺桿之間不能剛性連接。因此，該裝置上三爪拔料與螺桿之間通過外套螺母實現連接，目的是實現螺桿上下運動時可以帶動三爪拔料一起運動，同時它們相互之間可以獨立轉動互不干涉。由于殼體外形結構的限制殼體外形不規則，無法實現使用殼體下部進行可靠的支承，而安裝和拆卸阻力較大需要零件有可靠支撐。因此，在底座上設置了一個凸臺，利用殼體內部的兩處安裝平面進行支承，再通過環形壓板作用在殼體外圈安裝邊上來實現殼體的安放和固定。環形壓板通過開口的槽與螺桿和壓緊螺母連接。拆卸壓板時只需要松開螺母，將壓板抽出就可以快速實現零件拆卸。

4 結語

設計的運用于航空發動機中央傳動裝置拆裝軸承座的裝置結構較為簡單，可實現軸承座拆裝的全部工作，且可以在工件一次安裝固定后不再拆卸就可以快速實現拆裝之間的轉換，從而完成軸承座拆裝的工作要求。實際運用中，設計的裝置操作方便，大大提高了工件裝配的效率，為同類零件的裝配和拆卸的工裝設計提出了一種思路。