尤永宏*

（太重煤機(jī)有限公司重型減速機(jī)公司，山西太原，030032）

礦用減速器中薄壁套的加工

尤永宏*

（太重煤機(jī)有限公司重型減速機(jī)公司，山西太原，030032）

減速器裝配中，為保證密封性和零件的多次利用性，往往涉及耐磨套的加工?？紤]具體結(jié)構(gòu)影響，很多時(shí)候所使用耐磨套又屬于薄壁套，而通常情況下，薄壁套的加工為保證其精度又需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，由此為加工帶來(lái)了不便。本文通過(guò) TRIZ理論輔以一定的工裝設(shè)計(jì)了一種比較通用的加工方法。該方法使薄壁套的加工對(duì)設(shè)備具有了一定程度的通用性。

礦用減速器；TRIZ；薄壁套

引言

在礦用減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鑒于高速軸轉(zhuǎn)速較高的特性，為考慮高速軸的再次利用，在其與骨架油封接觸部位往往采用耐磨套結(jié)構(gòu)，由此，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摩擦后，輔以適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ灰涯湍ヌ走M(jìn)行更換便可實(shí)現(xiàn)高速軸的二次利用。在上述過(guò)程中最關(guān)鍵的因素需保證耐磨套的加工精度，結(jié)合薄壁耐磨套的特性——薄壁性——受外力易于變形的特性，其加工方法的選擇便成為關(guān)鍵。

1 礦用減速器高速軸部分結(jié)構(gòu)

礦用減速器因在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中齒軸、軸承等零件均需有潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑以保證零件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤(rùn)滑油的作用即是在所嚙合齒面之間形成油膜，從而保證減速器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中聲音的良好。由此為確保潤(rùn)滑油的足夠，減速器高速軸處必須保證良好的密封性。

在圖1中，礦用減速器高速軸部裝主要有以下零件組成：螺傘軸、軸承蓋、耐磨套、軸承、骨架油封等。

耐磨套與螺傘軸接觸，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)密封性，軸承蓋與耐磨套之間依靠密封件—骨架油封實(shí)現(xiàn)密封性，軸承蓋通過(guò)螺栓固定于減速器箱體上，而軸承蓋與箱體接觸面涂抹有密封膠，由此實(shí)現(xiàn)了減速器高速軸的密封性。

在減速器高速軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，耐磨套隨螺傘軸一起運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而骨架油封固定于軸承蓋上，由此兩者便產(chǎn)生相互的運(yùn)動(dòng)，從而致使骨架油封唇口經(jīng)一段時(shí)間后便會(huì)在耐磨套外表面摩擦下一道痕跡。

圖1 礦用減速器高速軸部裝主要零件組成

2 常規(guī)耐磨套的加工方法

由礦用減速器高速軸結(jié)構(gòu)可知，耐磨套需依靠與螺傘軸、骨架油封相互配合所形成的過(guò)盈方可形成密封性。由此，耐磨套的加工精度要求較高。為保證其精度，通用的加工工藝采用“粗車(chē)——精車(chē)——磨”，而精度的保證則是在于最后一道工序“磨”。采用的設(shè)備為帶吸盤(pán)式的磨床。

加工時(shí)，通過(guò)吸盤(pán)的磁性吸附力把耐磨套吸附于吸盤(pán)上實(shí)現(xiàn)固定，接著再采用砂輪對(duì)內(nèi)孔與外圓進(jìn)行磨削。吸盤(pán)的吸附力避免了因卡盤(pán)(三爪或四爪)對(duì)工件夾緊力的存在所產(chǎn)生的工件變形。

3 利用TRIZ理論的分析

在耐磨套常規(guī)的加工方法中可清楚的明白，若需實(shí)現(xiàn)耐磨套無(wú)變形的加工，必須具備且采用帶吸盤(pán)的磨床，由此普通的磨床則無(wú)法實(shí)現(xiàn)其的加工，否則因夾緊力存在必然造成薄壁耐磨套加工后的變形。再這里利用TRIZ理論的觀點(diǎn)對(duì)其分析，若想實(shí)現(xiàn)普通磨床的加工需解決的問(wèn)題如下：

普通磨床主要依靠于卡盤(pán)對(duì)工件的夾持來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的固定，而要想使薄壁耐磨套不產(chǎn)生變形則不能對(duì)其產(chǎn)生夾緊力，由此便產(chǎn)生了矛盾。從而聯(lián)想TRIZ理論中的分割、局部品質(zhì)原理，開(kāi)拓思維，產(chǎn)品矛盾的兩因素均為必須存在因素由此想到是否可采用空間分離方法實(shí)現(xiàn)解決。吸盤(pán)的吸附力依靠的是磁性，其作用是固定零件與機(jī)床工作臺(tái)上，而固定零件最常用的方法還有就是壓緊。再有就是壓緊也不會(huì)對(duì)薄壁耐磨套產(chǎn)生徑向力從而避免了其發(fā)生變形。通過(guò)上面的分析便有了解決矛盾的思路：即采用壓緊力得以實(shí)現(xiàn)。思路有了之后便需要有把該思路轉(zhuǎn)換為具體可操作的方法。

4 優(yōu)化后的方法

通過(guò)TRIZ理論得出解決問(wèn)題矛盾的思路“壓緊”，而要把該思路轉(zhuǎn)換為實(shí)際的方法，便是輔助以一定的工裝實(shí)現(xiàn)。具體為：在耐磨套上增加兩個(gè)孔，通過(guò)該孔實(shí)現(xiàn)工裝與耐磨套的固定，在工裝的另一側(cè)則設(shè)置有與機(jī)床固定的機(jī)構(gòu)。另一方面，此工裝兩側(cè)機(jī)構(gòu)還需具有一定的結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)軸向壓緊力。方法確定后，具體的結(jié)構(gòu)便清楚明了了，結(jié)構(gòu)如圖2-圖4所示：

圖2 需加工零件

圖3 工裝

圖4 裝配

如上三個(gè)圖示中，圖一為所需加工的薄壁耐磨套，圖二為加工薄壁套所需工裝，圖三為耐磨套與工裝的裝配。

在圖三中：“A”為一圓盤(pán)類(lèi)零件，便于機(jī)床卡盤(pán)(三爪或四爪)的夾持?！癇”為一矩形板，其作用僅是固定所加工零件——薄壁耐磨套。耐磨套的緊固主要依靠螺栓、螺母對(duì)“A、B”的緊固壓緊。

耐磨套的兩側(cè)均各加工有兩個(gè)長(zhǎng)孔，便于對(duì)其兩側(cè)分別加工。

工裝的選擇則需根據(jù)日常所需加工薄壁套的外形尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，但需注意的是“A、B”零件的尺寸需大于所需加工套類(lèi)零件外徑3～5mm。

在該方法選擇時(shí)，還需注意的是：套上工藝孔的選擇位置。若該套類(lèi)零件為耐磨套，則工藝孔的選擇須避開(kāi)油封位置。若所加工套類(lèi)零件為普通薄壁套，則不需考慮工藝孔位置。

5 方法的實(shí)際應(yīng)用

薄壁套零件不僅在礦用減速器高速軸的密封結(jié)構(gòu)上使用。針對(duì)礦用減速器使用一段

時(shí)間后，若箱體軸承孔刷圈，此時(shí)便可把該軸承孔尺寸增大，為保證原軸承規(guī)格不便，由此在該處孔與軸承外圈之間增設(shè)一薄壁套，再通過(guò)合理的選擇三者之間的相互尺寸公差便可實(shí)現(xiàn)箱體的修復(fù)，實(shí)現(xiàn)再次使用。從而避免了常規(guī)補(bǔ)焊箱體軸承孔所帶來(lái)不利因素。

常規(guī)針對(duì)礦用減速器箱體軸承孔刷圈所采用的加工方法：對(duì)刷圈部分采用合適的材料焊條進(jìn)行補(bǔ)焊。首先采用焊條對(duì)損傷部位進(jìn)行全面補(bǔ)焊完全，之后進(jìn)行自然時(shí)效冷卻，使其應(yīng)力得以釋放。釋放之后在使用機(jī)床進(jìn)行加工。而在上述的方法中，必然會(huì)對(duì)箱體焊接部位相鄰處造成熱變形，由此損傷箱體，另一方面，采用補(bǔ)焊的方式因其過(guò)程的特殊性必然造成加工周期的增加，綜上所述，正是有以上兩點(diǎn)結(jié)果的存在給生產(chǎn)帶來(lái)的極大的不便。

對(duì)于因軸承刷圈所造成的箱體損傷，除采用上述的焊接辦法之外，還有一種比較常規(guī)的加工方法——對(duì)損傷部位箱體軸承孔部位進(jìn)行加工，使其孔徑增大，之后再利用套補(bǔ)償箱體軸承孔與軸承外圈之間的距離，由此實(shí)現(xiàn)箱體的二次利用。再此辦法中，最關(guān)鍵的之處是必然保證所增加“套”的精度。尤其是針對(duì)一些箱體軸承孔支撐壁厚較薄，由此所增加的“套”此時(shí)必然為薄壁套，其加工過(guò)程也就必然會(huì)遇到與“薄壁耐磨套”相同的問(wèn)題。

通過(guò)上述TRIZ理論中發(fā)明問(wèn)題的方法所得出的“薄壁套”加工方法，在箱體軸承孔刷圈后修補(bǔ)時(shí)也可采用。因“薄壁套”作為耐磨套，則需考慮加工過(guò)程中所產(chǎn)生的工藝孔是否會(huì)對(duì)耐磨套的密封性造成影響。而在箱體軸承孔中使用，則不需考慮密封性，所需考慮的應(yīng)是套、箱體軸承孔、軸承外圈三者之間的配合，此三者之間的相互配合必須選擇合理，主要原因是：其相互之間兩兩接觸，故其之間所采用的配合必然會(huì)關(guān)聯(lián)至另外的零件（箱體軸承孔、套、軸承外圈）。正是因上述因素的存在，其所增加的套、箱體軸孔兩則相關(guān)尺寸公差配合的選擇至關(guān)重要。

套與軸承外圈配合時(shí)，必然會(huì)在其配合面產(chǎn)生正壓力，從而使軸承的內(nèi)外徑擴(kuò)張，接觸時(shí)軸承外圈受到壓力使軸承外圈直徑產(chǎn)生壓縮。當(dāng)此壓縮量超過(guò)軸承游隙時(shí)，則會(huì)造成軸承抱緊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常的滾動(dòng)。正是如此，在對(duì)箱體軸承孔、套的公差尺寸選擇時(shí)屬關(guān)鍵因素。公差尺寸的保證則需有合理的加工方法得以保證使其能夠?qū)崿F(xiàn)。

在“薄壁套”加工過(guò)程中所產(chǎn)生的工藝孔直觀的體現(xiàn)為會(huì)對(duì)套的接觸面積造成影響。因套加工過(guò)程中所產(chǎn)生的工藝孔在整個(gè)“薄壁套”中所占有的面積比例很小，而在軸承接觸面積中只要所接觸有效接觸面積超過(guò)軸承外圈整體面積的70%，則不會(huì)對(duì)軸承的使用造成影響，即便可保證軸承的正常使用。通過(guò)上述優(yōu)化后所得出的方法中“薄壁套”所產(chǎn)生的工藝孔在整個(gè)套零件的外表面中所占有面積比例很小，考慮軸承的失效時(shí)屬可忽略部分。故不會(huì)對(duì)其造成直接影響。

6 結(jié)束語(yǔ)

在上述的礦用減速器中所采用的零件“薄壁耐磨套”以及箱體軸承孔刷圈后采用的修補(bǔ)方法中所使用的“薄壁套”均需要有一定的加工精度，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的正常使用。而在問(wèn)題的解決過(guò)程中，正是通過(guò)對(duì)TRIZ理論中的40個(gè)發(fā)明問(wèn)題原理的深入學(xué)習(xí)并在遇到問(wèn)題時(shí)能夠充分的利用其便可得以解決。在本辦法中正是利用該理論對(duì)矛盾問(wèn)題實(shí)現(xiàn)時(shí)間空間的分離從而使問(wèn)題得以解決。

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Machining of Thin Wall Sleeve in Mine Reducer

YOU Yonghong*
(TaiYuan TZ coal machinery heavy-duty gearbox CO.,LTD. Shanxi Taiyuan,030032,China)

In the assembly of reducer,the processing of wear sleeve is often concerned to ensure the tightness and the multiple use of parts.Considering the influence of concrete structure,the wear-resistant sleeve used in many cases belongs to the thin wall sleeve,and in the ordinary case,the processing of the thin-wall sleeve needs special equipment to ensure its accuracy,which brings inconvenience to the processing.In this paper,a general machining method is designed by means of TRIZ theory and certain tooling. The method makes the processing of the thin-wall sleeve have a certain degree of versatility to the equipment.

elementary analysis of mine decelerator；TRIZ; Thin-wall sleeve

TH13

A

1672-9129(2017)06-0092-03

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.032

尤永宏. 礦用減速器中薄壁套的加工[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì),2017,6(6)： 92-93.

Cite：YOU Yonghong. Machining of Thin Wall Sleeve in Mine Reducer[J]. Peak Data Science,2017,6(6)： 92-93.

2017-01-23；

2017-02-26。

尤永宏（1986-），男，山西省朔州市應(yīng)縣人，2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，學(xué)士，主要研究方向：礦用減速機(jī)設(shè)計(jì)。

Email：yonghong1979254@163.com