摘 要:軸承壓裝是生產(chǎn)電機(jī)的關(guān)鍵工序。將軸承壓裝的方法、軸承壓裝的受力、伺服壓床壓裝的過程作為壓裝曲線判斷的理論依據(jù),用伺服壓床得到某型號電機(jī)軸承壓裝的壓裝曲線,分析軸承壓裝過程存在的問題和壓裝曲線的異常原因,同時對壓裝過程出現(xiàn)的問題提出了一些改進(jìn)措施。
關(guān)鍵詞:軸承壓裝 理論依據(jù) 壓力曲線 分析 改進(jìn)措施
1 引言
軸承壓裝是生產(chǎn)電機(jī)的關(guān)鍵工序,因此軸承裝配質(zhì)量的好壞對電機(jī)性能及其可靠性有很大影響。由于精密微特電機(jī)經(jīng)常處于極端環(huán)境下工作,這就對軸承壓裝質(zhì)量提出了更高的要求。而廠內(nèi)的軸承壓裝以手工作業(yè)為主,還沒有完整的軸承壓裝質(zhì)量判斷依據(jù)。本文從某型號轉(zhuǎn)子軸軸承壓裝的出現(xiàn)問題著手,對軸承壓裝進(jìn)行了簡要分析。
2 軸承壓裝的理論依據(jù)
2.1軸承壓裝方法
由于轉(zhuǎn)子軸和軸承是過盈配合,產(chǎn)生的摩擦力較大,所以可以有效的保證電機(jī)的傳遞載荷。常見的過盈配合裝配方法有:機(jī)械壓入法,漲縮法(熱脹法和冷縮法),油壓法,螺母壓緊法。[1]目前我廠軸承壓裝主要采用機(jī)械壓入法。機(jī)械壓入法的優(yōu)點(diǎn)是壓裝方便、簡單可靠,缺點(diǎn)是易擦傷結(jié)合面、降低傳遞載荷的能力。車間內(nèi)常用的壓裝設(shè)備有螺旋式壓床、杠桿式壓床、氣動式壓床、油壓機(jī)和伺服壓床。在伺服壓床進(jìn)行軸承壓裝時,采用的壓裝工裝見圖3.1,轉(zhuǎn)子軸換向器端軸承壓裝需要人工扶正進(jìn)行壓裝。
2.2軸承壓裝受力
當(dāng)軸承壓入轉(zhuǎn)子軸時,壓裝力F主要包括兩部分:一部分是軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子軸外圓配合部位因徑向正壓力產(chǎn)生的滑動摩擦力F1;另一部分是轉(zhuǎn)子軸、軸承引導(dǎo)端斜角分別克服軸承、轉(zhuǎn)子軸彈性變形產(chǎn)生的軸向力F2[2]。F1主要與轉(zhuǎn)子軸直徑、結(jié)合面長度、徑向正壓力、摩擦系數(shù)等因素有關(guān),具體公式如式(1)。從計(jì)算公式可以看出,一旦轉(zhuǎn)子軸和軸承尺寸確定,Pfmax、df、u均為定值。隨著結(jié)合面長度Lf的增加,F(xiàn)1也開始逐漸增加,直到軸承完全壓入到達(dá)最大值。
2.3軸承壓裝過程
根據(jù)伺服壓床壓裝特點(diǎn),軸承壓裝過程大概分為快進(jìn)、探測、預(yù)壓、壓裝、保壓、回退。壓頭快速到達(dá)指定的探測位置,探測速度要慢便于找正。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸找正壓入軸承后,開始快速進(jìn)入預(yù)壓階段,壓裝結(jié)束前壓裝速度要慢,避免壓力過沖導(dǎo)致壓裝臺階面受力過大。此外,進(jìn)入預(yù)壓階段速度不宜過快,速度過快會導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大,壓裝過程壓力曲線斜率增大,曲線出現(xiàn)快速陡升。
3 軸承壓裝的問題
本廠首次利用伺服壓床得到某型號電機(jī)軸承壓裝的壓力曲線,其中某型號電機(jī)軸承型號為NMB公司的R-1350ZZ。轉(zhuǎn)子軸安裝軸承的軸徑為?5mm,上偏差為0mm,下偏差為-0.004mm,垂直度為0.015mm,圓跳動為0.005mm/0.006mm。根據(jù)軸承壓裝的壓力曲線發(fā)現(xiàn):
(1)轉(zhuǎn)子軸兩端安裝軸承的壓力曲線有很大差別。壓入后剛開始壓力急劇上升又下降(跳噸現(xiàn)象),隨后逐漸緩慢上升到最大,末端壓力有下降趨勢。轉(zhuǎn)子軸輸出端壓力,壓力緩慢上升到最大值,然后逐漸下降。
(2)對比轉(zhuǎn)子軸兩端,兩端需要裝配的軸承和轉(zhuǎn)子軸過盈量、形狀公差完全一樣,但是整個壓力曲線卻差別很大。
(3)對比40件產(chǎn)品壓裝曲線,軸承壓裝過程中壓力在一定范圍內(nèi)波動,其中轉(zhuǎn)子軸輸出端末端壓力大致為20kgf,轉(zhuǎn)子軸換向器端壓力大致為30kgf,末端壓力誤差在10kgf。
(4)轉(zhuǎn)子軸換向器端壓力曲線出現(xiàn)跳噸現(xiàn)象比較普遍,而轉(zhuǎn)子軸輸出端壓力曲線趨勢比較平緩沒有跳噸現(xiàn)象。
4軸承壓裝的問題分析
(1)從設(shè)計(jì)方面分析:
a.對于壓裝引入段,轉(zhuǎn)子軸倒角為C0.35mm、軸承倒角為R0.2mm。根據(jù)零件倒圓與倒角GB/T6403.4-2008標(biāo)準(zhǔn)查到推薦的C或R為0.4mm,設(shè)計(jì)的倒角或倒圓偏小。
b.轉(zhuǎn)子軸輸出端首先插入一段,轉(zhuǎn)子軸與軸承通過一段間隙配合,很好的保證轉(zhuǎn)子軸和軸承的同心,當(dāng)伺服機(jī)進(jìn)行壓裝時,壓力緩慢上升直到最大值,由于F2逐漸減小,F(xiàn)1滑動摩擦不變。將轉(zhuǎn)子軸的間隙配合段切掉并倒角C0.35,重新進(jìn)行壓裝實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)兩端的壓力曲線幾乎重合,末端壓力大致為30kgf。說明轉(zhuǎn)子軸輸出端一段長的導(dǎo)向不僅能減少壓力集中和跳噸現(xiàn)象,而且還可以減小壓裝末端的最大壓力。
(2)從裝配誤差方面分析:
a.在壓裝時,轉(zhuǎn)子軸換向器端需要手工扶正進(jìn)行壓裝,壓裝的工裝采用轉(zhuǎn)子軸外圓定位,而轉(zhuǎn)子軸外圓人工刷漆,漆面厚度不一致。工裝用轉(zhuǎn)子軸外圓定位,壓裝工裝不能保證轉(zhuǎn)子軸和軸承有很好的同心。
b.如果出現(xiàn)跳噸現(xiàn)象,轉(zhuǎn)子軸和軸承表面很容易出現(xiàn)表面刮傷,嚴(yán)重的會影響軸承裝配質(zhì)量,降低傳遞的載荷,因此應(yīng)盡量避免跳噸現(xiàn)象的出現(xiàn)。
(3)從形狀誤差方面分析:由于轉(zhuǎn)子軸或軸承自身存在缺陷,轉(zhuǎn)子軸的中心線和軸承的中心線不重合,壓裝過程出現(xiàn)曲線頻繁波動。因此在壓裝之前要保證轉(zhuǎn)子軸和軸承的尺寸在公差范圍內(nèi),不允許有不合格品進(jìn)行壓裝。
(4)從潤滑方面分析:目前轉(zhuǎn)子軸和軸承壓裝沒有涂抹潤滑油,壓裝時又沒有很好對正,接觸面摩擦系數(shù)很大,造成壓裝的實(shí)際壓裝力比理論壓力大。
(5)從壓裝速度方面分析:壓裝速度的大小直徑影響摩擦系數(shù),接觸面的性質(zhì),接觸面的溫度等[3]。適當(dāng)降低探測時的速度,減輕壓裝過程由于沒有對中而帶來的應(yīng)力集中。壓裝結(jié)束前的壓裝速度不能過大,避免壓裝末端出現(xiàn)壓力陡升超出保護(hù)壓力的現(xiàn)象。
5 軸承壓裝的改進(jìn)措施
(1)轉(zhuǎn)子軸表面加工質(zhì)量要一致,發(fā)現(xiàn)有不良品及時挑出,避免進(jìn)入壓裝環(huán)節(jié)影響壓裝質(zhì)量;
(2)轉(zhuǎn)子軸換向端引入段長度不宜過短,要能形成良好的導(dǎo)向?qū)χ?,避免出現(xiàn)壓裝應(yīng)力集中或跳噸現(xiàn)象;
(3)轉(zhuǎn)子軸和軸承壓裝時打磨過渡圓角和引入錐段,必要時涂抹潤滑油;
(4)軸承壓裝工裝要有自適應(yīng)功能,保證壓裝過程轉(zhuǎn)子軸和軸承同心。
參考文獻(xiàn):
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[2]SDB80型地鐵車輛軸箱軸承壓裝問題分析[J].李茂原.2019,17:194,現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè).
[3]軸承壓裝仿真與試驗(yàn)以及液力變矩導(dǎo)論的熱裝配變形分析研究[D].布圖格奇.2016,3: 61.
作者簡介:
程明輝 籍貫:河南洛陽 公司:貴州航天林泉電機(jī)有限公司 學(xué)歷:碩士研究生 研究方向:數(shù)字化設(shè)計(jì) 出生年月:1987年11月 郵箱cmhjd1101@126.com