李愛民，王鑫，王連樸

(哈爾濱軸承集團(tuán)公司 鍛壓分廠，哈爾濱 150036)

1 切料機(jī)構(gòu)及分析

切料是軸承鍛造加工的第1道工序，700T切料機(jī)用于將棒料剪切成加工軸承鍛件所需的坯料，其最大切料直徑為120 mm，傳動機(jī)構(gòu)如圖1所示。由圖1可知，傳動機(jī)構(gòu)的傳遞路線為：電動機(jī)→皮帶輪→小齒輪→大齒輪→偏心軸→切料刀板架。切料機(jī)中大齒輪旋轉(zhuǎn)1周，移動刀板上、下運(yùn)動1次，完成1次剪切任務(wù)。大齒輪結(jié)構(gòu)如圖2所示，為圓盤式(腹板式)結(jié)構(gòu)。由于受輪轂形狀的限制，輪齒相對于偏心軸是固定的，不能變換角度。因此，切料過程中大齒輪只有在直徑方向?qū)?yīng)的2點(diǎn)受力，其他位置均為空轉(zhuǎn)，這樣使得受力點(diǎn)附近的三四個輪齒長時間處于疲勞狀態(tài)，可能會在齒根部出現(xiàn)裂紋，甚至斷裂。而輪轂形狀十分復(fù)雜，齒輪體積大，造價費(fèi)用高，必須采取措施預(yù)防齒根疲勞斷裂的發(fā)生。

1—大齒輪；2—小齒輪；3—電動機(jī)；4—皮帶輪；5—偏心軸；6—切料刀板架圖1 700T切料機(jī)傳動機(jī)構(gòu)示意圖

圖2 大齒輪結(jié)構(gòu)示意圖

2 改造方案

2.1 大齒輪結(jié)構(gòu)改造

改造后的大齒輪結(jié)構(gòu)如圖3所示。依大齒輪腹板厚度的一半，制作1個圓環(huán)，圓環(huán)中心有1個厚度與腹板相等、寬度為100 mm的環(huán)形帶。在大齒輪腹板上依圓環(huán)外徑尺寸車出厚度為腹板厚度一半的止口(臺肩)，并將齒圈與輪轂分離。用制作的圓環(huán)將分開的齒圈與輪轂用定位銷和螺栓連接，實(shí)現(xiàn)齒圈相對于輪轂的角度變換，進(jìn)而改善大齒輪輪齒的受力狀態(tài)，提高大齒輪的使用壽命。

1—齒圈；2—圓環(huán)；3—定位銷；4—輪轂圖3 改造后大齒輪結(jié)構(gòu)

2.2 定位銷直徑的確定

切料時的剪切力為

F1=πR2τb1，

(1)

式中：R為最大切料半徑，mm；τb1為所切料在650～700 ℃時的剪切疲勞強(qiáng)度，MPa。

切料時的剪切力矩為

M1=F1R1，

(2)

式中：R1為大齒輪半徑。

定位銷所承受剪切力為

F2=Nπr2τb2，

(3)

式中：N為定位銷個數(shù)；r為定位銷半徑，mm；τb2為定位銷材料的剪切疲勞強(qiáng)度，MPa。

定位銷所承受剪切力矩為

M2=F2R2，

(4)

M3=F2R3,

(5)

式中：R2，R3為定位銷距齒輪中心距離。

2.3 注意事項(xiàng)

(1)應(yīng)先在腹板上車出止口，按圓環(huán)上螺栓孔配鉆腹板上的螺栓孔，并將齒圈與輪轂分離；再用圓環(huán)將齒圈與輪轂連接，用螺栓固定后鉆定位銷孔，并安裝定位銷。

(2)環(huán)帶外徑面和齒圈內(nèi)徑面為緊配合，這2個尺寸直接關(guān)系到改造后的齒輪是否同心。

(3)齒圈與輪轂分離前鉆螺栓孔時，要分別做好標(biāo)記，以確保在裝配時輪齒與輪轂的位置不變。

(4)切料加工前應(yīng)對大齒輪進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力處理，避免輪轂與齒圈分離時齒圈產(chǎn)生扭曲變形，甚至出現(xiàn)裂紋。

3 結(jié)束語

大齒輪改造后，齒圈相對于輪轂可以隨意變換角度，改善了受力狀態(tài)，齒輪的壽命提高了5倍以上，大幅度降低了維修費(fèi)用和維修時間，滿足了生產(chǎn)要求。