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作者:房燕韓世成蔣樹義陳忠祥郭常有曹廣斌單位:中國水產科學研究院黑龍江水產研究所上海海洋大學
零部件設計
1卡盤及卡盤架
傳統的軸承拆卸工具為抓勾式卡盤,這種方式既損傷軸又容易出現固定不牢的脫鉤現象,固定軸承位置不易掌握,若抓在軸承外圈容易使軸承散裂滾珠迸出造成工程事故。本設計采用了“環抱式可調卡盤”,如圖3所示??ūP4為兩半環組成,環的內壁配有卡槽,既滿足了裝卡牢固不損傷軸的要求,又可以實現半徑尺寸一定范圍內的調節,使裝置更具有通用性,提高了使用范圍。卡盤4安裝在徑向可調卡盤架3上,如圖4所示,由上調節螺母1來實現卡盤4的徑向調節。決定卡盤4與工作平面高低的螺桿上設計了可調節螺母2來實現高度調節,使適用于距離工作面不同高度的軸承拆卸。在裝卡軸承時,可以分別實現在半徑和高度上的雙向調節,提高了裝置的使用范圍,更具有通用性。
2行程可調滑軌及鎖緊裝置
由于軸承在軸上的安裝位置不同,要求卡盤距離活塞桿的初始位置具有可調節性。設計該種滑軌如圖5所示,目的在于調節卡盤與活塞桿初始位置距離,使該裝置在工作時適用性較強,也加大了氣壓缸活塞的工作行程。為了確保卡盤在滑軌上的水平移動,不會因為負載的大小而產生晃動,卡盤底座固定在滑移塊上,確保平穩性?;茐K與滑軌之間采用滾動摩擦,減少摩擦系數,避免多次滑動對滑軌的損傷?;壣线€另配有鎖緊裝置(圖5),利用螺母將鎖緊環收緊,抱卡在滑軌上以實現鎖緊,確??ūP被調節到一定位置時正確固定,為完成后續拆卸做好準備。
3氣動系統設計及元件選配
該裝置在氣動系統驅動下提供拆卸所需的動力,是核心部分。氣動系統的設計根據機械裝置的工作步驟,對每個動作工序設計氣動系統,根據負載選配所需要的氣動元件。在生產實踐當中,如若需要更大的拆卸力,可以將氣動系統改為液壓系統進行拆卸。
3.1工作步驟確定裝置氣動系統的活塞桿要實現快進、工進、停留、快退及停止幾個步驟。
3.2設計氣動系統首先將電磁閥1YA和電磁閥3YA通電,差動連接實現快進;工進時電磁閥3YA斷電,活塞按給定速度工進,可實現穩定調速,當工進結束后,繼電器發出動作電磁閥1YA斷電,電磁閥2YA通電反向差動連接實現快退,直至終點停止(圖6)。
3.3元件參數計算及選配
(1)參數設計:式中:D為活塞直徑(mm);η為比例系數,可取0.7~0.85,取η=0.8;F為活塞桿的推力,取F=5000N;P為氣缸工作壓力,取P=0.6MPa。經計算得:D=72.85,圓整為D=80mm。
(2)活塞桿計算:強度校核:取材料為Q235,d≥式中:d為活塞桿的直徑;F為氣缸的推力;σp為活塞桿材料的許用應力。符合條件可取d=36(mm)。剛度校核:長徑比較小,可以不進行活塞桿的剛度校核。
(3)缸筒筒壁的計算:由于一般氣缸缸筒壁厚與內徑之比≤1/10,所以通常可按薄壁筒公式計算:
(4)耗氣量計算:氣缸單位時間壓縮空氣消耗量可按下式計算:為了便于選用空氣壓縮機,將壓縮空氣消耗量換算為自由空氣消耗量:式中:qvz為自由空氣壓縮消耗量/s;P為氣缸工作壓力(絕對壓力);Pa為標準大氣壓(絕對),Pa=1.013×105Pa。
(5)元件選配:根據實際生產需要及試驗條件選配元件如表1所示。
主要技術參數
外型尺寸:1200mm×800mm×600mm;額定負載:200kg;額定工作行程:X=400mm;活塞桿最大進給速度:v=0.05m/s;氣缸額定工作壓力:P=0.6MPa;拆卸范圍:軸承外徑D=30~300mm。
試驗結論及使用效果
利用該裝置分別對表2所列軸承進行試驗。表2中軸承的選用依據當今農業生產中最常用的軸承型號,選出最具代表性的6個軸承作為試驗用軸承。試驗時6個軸承均采用過盈量均為+0.005過盈配合裝配,軸與軸承間涂均等厚度的潤滑油。軸承拆卸時的主要阻力來自于軸承與軸之間產生相對移動趨勢時所產生的靜摩擦力,當軸承裝配時的過盈量一致時,若軸承與軸的接觸面積較大,所需要的拆卸力也較大(圖7)。
結論:(1)卡盤抱卡范圍合理有效,卡盤內端面平整,與軸承接觸良好,沒有凸點。(2)氣動系統工作正常,活塞桿推力設計合理,工作時可達到滿負載安全運作。(3)該機械裝置可以實現不同外徑大小的軸承拆卸,拆卸范圍廣,通用性強,拆卸過程安全高效,對軸和軸承均不造成任何損傷。
結束語
通用軸承拆卸器顯著提高了工作效率,節約勞動力,降低勞動強度,工作安全可靠,性能穩定,沒有運轉故障,堅固耐用,拆卸范圍廣,可實現軸承在軸上不同位置的拆卸,使用靈活;實現了行業上對拆卸工具體積輕巧,通用性強,易于操作,安全高效,可實現連續工作等要求。該裝置在實際應用中適應了農機維修的需求,具有較高的推廣應用價值。