M250內圓磨床電機皮帶輪組件改進

紀天虹,石慶娟

(瓦房店軸承集團有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300)

1 皮帶輪和電機原有連接方式分析

砂輪軸傳動結構是M250磨床工作臺的主要磨削組件。砂輪軸往復行程機動進給量為0.01 mm～0.05 mm，砂輪轉速為2 500～4 000 rpm。砂輪線速度為20～40 m/s。原有的皮帶輪和電機軸如圖1所示為平鍵連接。配合方式為間隙配合，皮帶輪長期傳動表面容易磨損將原有的摩擦槽磨平，平鍵為了克服滑動摩擦力也容易出現磨損，這樣皮帶容易從皮帶輪中脫落并且無法保證加工產品的質量。因此需要每月頻繁拆卸皮帶輪，加工皮帶輪外徑的摩擦槽。工人敲打拆卸后平鍵和電機軸會產生機械性損壞或者變形，導致皮帶輪按照原有的公差配合使得部分表面間隙變大不能滿足安裝精度，引起電機軸端振動大。砂輪在高速旋轉時電機軸的振動導致砂輪的磨削力發生變化，電機軸的振動會傳遞到套圈滾道上，導致軸承套圈尺寸加工的穩定性和表面質量受到影響。

圖1 原有皮帶輪和電機軸連接方式

2 皮帶輪組件的改進

為了盡量避免頻繁拆裝對電機軸的損壞并保證安裝精度，增加錐形襯套和鎖緊螺母來連接皮帶輪和電機軸。并將原有的皮帶輪輪轂孔改為錐形孔。這樣改變了原有的零件的裝配模式。即皮帶輪輪轂孔和襯套外徑配合，襯套內徑尺寸和電機軸尺寸配合，并設置平鍵鍵槽，襯套外形結構為錐形鎖套，小端面設置螺紋。鎖緊螺母上緊襯套小端面的螺紋。(如圖2)當錐套將皮帶輪與軸連接在一起時，就形成了一個過盈配合的連接體。錐套內孔與軸由平鍵連接，通過平鍵來傳遞力矩。錐套與皮帶輪間雖然沒有鍵連接，但是接合面存在正壓力，產生的摩擦力就可以傳遞力矩了。通過拆卸鎖緊鎖母就可以達到不破壞電機軸拆卸皮帶輪的目的。

圖2 改進后皮帶輪組件的設計結構

3 改進后皮帶輪組件各零件的結構優點

3.1 襯套的結構優點

錐形襯套結構如圖3所示，采用優質碳素結構鋼45#，外表面錐度采用了1∶10，小端面延長一段圓柱結構并加工螺紋，在襯套大端面徑向開4個槽，槽開口寬度為2 mm，軸向深度占錐形襯套有效長度的2/3。襯套內孔開平鍵槽，與電機軸仍然采用平鍵連接。這樣改進的優點在于45#鋼屬于中碳鋼，價格便宜，成形工藝和熱處理工藝簡單，車削效果好，容易加工，淬火效果也顯著優于低碳鋼，適合應用在這種載荷要求不高的機械傳動結構中。端面開槽后襯套具有一定彈性，當皮帶輪插入襯套后，大端面開槽端為了克服被皮帶輪緊固使得外表面完全貼合皮帶輪內孔，起到進一步鎖緊皮帶輪的目的。這種連接的牢固程度可達到熱套的同等牢固程度。襯套小端面螺紋與小端面過渡面上加工的退刀槽可以讓緊固螺母可以最大限度的鎖緊襯套，防止皮帶輪發生軸向跳動。

圖3 襯套結構

3.2 皮帶輪和鎖緊螺母的結構優點

如圖4所示，皮帶輪輪轂孔加工成錐形孔，與襯套外表面相配合。這樣提高了皮帶輪和電機軸的同心度，使得整個傳動結構更緊固并具備很強的抗沖擊和振動能力。皮帶輪無需克服平鍵帶來的摩擦力，減小了皮帶輪輪轂孔的損壞。如圖5所示鎖緊螺母螺紋和襯套小端面螺紋相配合，并在螺母一側端面周向均勻設置3個安裝孔。沖頭順時針或逆時針支撐在安裝孔內用鐵錘敲打沖頭可以實現螺母的拆裝。

圖4 皮帶輪結構

圖5 鎖緊螺母結構

4 改進效果驗證

改造前

另外對比改進前后的皮帶輪組件加工的軸承套圈外滾道外觀有了顯著的改善。

通過3個月的工藝驗證，相同頻率拆裝皮帶輪，襯套沒有磨損或材料失效，皮帶輪組件安裝精度得到很好的改善，節省了拆裝時間，提高了生產效率。這種皮帶輪組件結構可以應用在各種磨床電機軸上，對于生產節拍快，產品批量大的加工情況具有很強的實用性和經濟性。