牛剛 陳春明

摘要：軸承壓裝機(jī)是機(jī)械較重要的組成部分之一，目前市面上的軸承，壓裝機(jī)大多數(shù)處于固定式半自動(dòng)壓裝機(jī)，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)一級(jí)控制系統(tǒng)并不完善，存在的安全隱患也較為多，信息化也不完全，并不能做到數(shù)字化監(jiān)控，因此，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)，監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)是主要趨勢(shì)，開(kāi)發(fā)，多線程機(jī)制的軸承壓裝機(jī)監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)軟件，是十分有必要的，它不僅能夠節(jié)省人力物力成本，同時(shí)也不需要人為干預(yù)，所具備的數(shù)字化系統(tǒng)更加較為安全，不僅能夠準(zhǔn)確的得到你所需要的各種參數(shù)，還能夠得到壓裝力的曲線，能夠完全的實(shí)施全自動(dòng)信息管理，實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：軸承壓裝機(jī);監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng);自動(dòng)化;軸承

軸承壓裝機(jī)在所有的機(jī)械活動(dòng)中都起著十分重要的作用，它是機(jī)械活動(dòng)中不可或缺的一部分，而軸承壓裝機(jī)主要的工作內(nèi)容是將軸承壓裝到車軸上，并且采用的方式是冷壓方式。隨著現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及軸承壓技術(shù)也在不斷進(jìn)步，這種軸承壓裝機(jī)滿足不了現(xiàn)代發(fā)展的需要，為了能夠更好的發(fā)展軸承壓裝機(jī)，同時(shí)能夠得到適應(yīng)輪軸數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)管理的需要，實(shí)施設(shè)備自動(dòng)化，越來(lái)越多的工廠及單位正在或者即將裝備微機(jī)控制壓裝機(jī)，能夠更好地監(jiān)測(cè)壓力曲線，并具有自動(dòng)報(bào)警的裝置，保證了軸承壓裝機(jī)的安全。雖然改造升級(jí)軸承壓裝機(jī)需要拆除原有的儀表指示或者單片機(jī)控制裝置，但是相比起引進(jìn)新的軸承壓裝機(jī)來(lái)說(shuō)，軸承壓裝機(jī)并沒(méi)有到達(dá)報(bào)廢年限，如果強(qiáng)行換新機(jī)會(huì)，造成極大的物料浪費(fèi)，因此，這種改造裝置方法也大大的降低改造成本，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)以及控制系統(tǒng)自動(dòng)化的改造升級(jí)，并且，不再需要人工的干預(yù)，就能夠得到所需要的各種質(zhì)量的參數(shù)，以及壓裝力的曲線，達(dá)到了現(xiàn)在生產(chǎn)生活中對(duì)于軸承壓裝機(jī)的作業(yè)要求。

一、軸承壓裝機(jī)

1、軸承壓裝機(jī)結(jié)構(gòu)原理

1.1、門軸壓裝機(jī)基本結(jié)構(gòu)組成以及工作方式

圖一是軸承壓裝機(jī)的基本組成原理，它是由上橫梁以及底座兩部分組成的整體承載主機(jī)架，左右兩面有兩只壓裝油缸，除此之外，還有輪對(duì)頂起油缸、輪對(duì)定位機(jī)構(gòu)、軸承支承、輸送機(jī)構(gòu)、液壓站和單板機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成（圖一中由1到9號(hào)數(shù)字標(biāo)明其所在位置）。左右兩邊兩個(gè)壓裝油缸是由兩組閥門單獨(dú)控制的，它不僅能夠避免兩個(gè)油缸壓力之間的相互干擾，除此之外，在液壓系統(tǒng)的運(yùn)作中，還能夠增加輪對(duì)頂固功能（倫隊(duì)頂固功能是指在軸軸承壓裝機(jī)壓裝的開(kāi)始前，先行鎖定了輪對(duì)功能），增加了輪對(duì)頂固功能，能夠保證兩側(cè)軸承壓裝及力的變化不受影響，從根本上解決了軸承壓裝機(jī)在壓裝過(guò)程中輪對(duì)的左右竄動(dòng)，保障了軸承壓裝機(jī)在工作中的穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠準(zhǔn)確的反映軸承壓裝機(jī)各自的物理特性，能夠得到各自的標(biāo)準(zhǔn)曲線，還能夠確保準(zhǔn)確判別各自軸承壓裝機(jī)壓裝力曲線的拐點(diǎn)。

1.2、軸承壓裝機(jī)的工作流程

軸承壓裝機(jī)具體的工作流程為以下部分，軸承壓樁機(jī)在開(kāi)始之前，工作人員應(yīng)當(dāng)將倫隊(duì)推到工作區(qū)，緊接著找到定位活塞筒桿，并且在定位活塞筒桿的一端套上待壓軸承，掛好后檔，然后工作人員按開(kāi)始自動(dòng)壓裝按鈕，緊接著，軸承壓裝機(jī)的電磁閥開(kāi)始動(dòng)作，輪對(duì)頂起油缸將輪對(duì)頂起，等到到達(dá)指定位置后，開(kāi)始進(jìn)行軸向油缸進(jìn)行軸向鎖定，等這些全部操作完成之后，后定位搶輸油管油開(kāi)始進(jìn)油，操作人員將軸承壓樁機(jī)的定位活塞筒桿以及中心孔頂椎推到指定位置，緊接著由進(jìn)入到軸承壓裝機(jī)腔內(nèi)以后，然后再推動(dòng)軸承壓裝機(jī)的活塞筒桿，并將其軸承和后檔一起壓入軸頸，并且和防塵坐一起加壓，加壓時(shí)間要保持在3到5秒左右，待加壓完畢之后，將軸承壓裝機(jī)的定位活塞筒桿和壓裝活塞筒桿推回到指定位置，軸向鎖定油缸解除軸向鎖定，輪對(duì)頂起油缸也緩慢放下輪對(duì)，并且將輪對(duì)頂出油缸將輪對(duì)頂出軸承壓裝機(jī)的壓裝工作區(qū)，到此為止，完成了一整個(gè)壓裝過(guò)程。

2、軸承壓裝機(jī)壓裝缸結(jié)構(gòu)以及壓裝力基本算法

2.1、軸承壓裝機(jī)壓裝缸結(jié)構(gòu)

對(duì)于現(xiàn)在市面上的軸承壓裝機(jī)來(lái)說(shuō)，大多數(shù)的軸承壓裝機(jī)壓裝缸采用的大多都是套筒式兩級(jí)活塞形式的壓裝缸，圖二所示的是壓樁缸基本組成結(jié)構(gòu)，從左到右，依次說(shuō)明。第一級(jí)活塞又稱為定位活塞桿，同時(shí)也可以把它叫做頂針，它的主要作用是用來(lái)定位輪對(duì)。而第二級(jí)活塞桿又稱為壓裝活塞桿，同時(shí)也可以叫做引套，第二級(jí)活塞主要負(fù)責(zé)的是將軸承壓裝到輪軸上。在壓裝腔的杠壁上，有安裝壓力傳感器的安裝位孔，用來(lái)測(cè)定壓力的大小。在理想的狀況之下，壓裝機(jī)槍內(nèi)裝滿腔液的情況下，壓裝腔液壓油壓力與軸承壓裝力成正比關(guān)系，并且這種線性函數(shù)關(guān)系一直保持良好，因此，再能夠測(cè)得液壓缸壓裝腔壓力的時(shí)候，可以通過(guò)這種線性函數(shù)關(guān)系計(jì)算出軸承壓裝力，從而更加有效的控制壓莊質(zhì)量。

2.2、軸承壓裝力的具體算法

在計(jì)算軸承壓裝力之前，我們應(yīng)當(dāng)測(cè)量出壓裝油缸的結(jié)構(gòu)和具體尺寸，然后根據(jù)壓裝油缸的結(jié)構(gòu)和具體尺寸，得到壓樁缸力的平衡方程式，為

在這個(gè)壓樁缸力的平衡方程式中，F(xiàn)表示圍軸承壓樁力，它的的單位是KN，AB，則表示的是壓裝腔，主要是壓裝槍B槍的有效面積，單位是nm2，AA表示的是定位套筒腔，主要指的是A腔的有效面積，單位與B腔的單位面積的相同，PA表示的為A腔壓力，PB表示的為B腔壓力，單位都是mPa。

由于壓裝腔液壓油壓力與軸承壓裝力成正比關(guān)系，因此啊，PB隨著軸承壓裝力的增加而增加，在計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)假想成理想狀態(tài)，其他的變化將忽略不計(jì)，視為恒定值。并且在，軸承裝壓機(jī)啟動(dòng)的前一瞬間，將軸承壓裝力視為0，用P0來(lái)表示，可得等式為

p，表示為傳感器檢測(cè)的壓力，p0，表示的則是壓裝油缸的被壓力，這種計(jì)算軸承壓裝力的方式，就是壓樁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本操作原理，可通過(guò)利用（4）等式來(lái)直接計(jì)算。

二、監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)升級(jí)設(shè)計(jì)改造方案

計(jì)算機(jī)技術(shù)在21世紀(jì)得到了飛躍式的發(fā)展，在我們生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的運(yùn)用，工控機(jī)的發(fā)展也得益于此項(xiàng)技術(shù)，在原有程度上大大提高了工控機(jī)的可靠性。將模塊化信號(hào)輸入輸入卡，不僅可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模式運(yùn)算和控制，對(duì)于開(kāi)關(guān)，也可以實(shí)現(xiàn)量控制，設(shè)計(jì)的可能性變得更加靈活和開(kāi)放，因此可以設(shè)計(jì)以工控機(jī)為核心的軸承壓裝機(jī)的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，從而改造原有的單片機(jī)的壓力自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制的系統(tǒng)。主要運(yùn)用于WINDOWS98平臺(tái)的軟件，能夠在軸承壓裝機(jī)的壓裝過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)出壓裝力的變化，通過(guò)壓裝力變化的曲線，能夠有效的判斷軸承壓裝的質(zhì)量，不僅如此，此系統(tǒng)還能將實(shí)時(shí)的，軸承監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)回到計(jì)算機(jī)內(nèi)整理，將數(shù)據(jù)打印出來(lái)。

2.1、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)改造的具體措施

原有的壓力表也可以在此系統(tǒng)中使用，所以給予保留用作壓力指示，壓力傳感器應(yīng)當(dāng)更換，為高精度的壓力傳感器，提高壓力，敏銳度以及互換性，對(duì)于液壓站、油管路、電磁換向閥、plc和計(jì)電阻等一些原油壓及控制系統(tǒng)裝置也可以繼續(xù)使用，對(duì)于軸承壓裝機(jī)的壓力監(jiān)測(cè)儀來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)采用工控機(jī)為核心的新系統(tǒng)。新型的軸承壓裝機(jī)系統(tǒng)在壓裝過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化啟動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制程序，能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)壓裝力的變化，通過(guò)計(jì)算程序得到所需要的參數(shù)，將這些參數(shù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)做對(duì)比，可以判斷出軸承壓裝機(jī)所壓裝的軸承是否合格，也可以實(shí)現(xiàn)軸承數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)處理與計(jì)算，并將其壓樁記錄打印出來(lái)。圖四為壓裝力信號(hào)采集的流程圖。

2.3、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)改造

為了能夠更好的提高系統(tǒng)的互換性和可靠性，并且降低改造成本，陰莖他可能的采用高性能產(chǎn)品，在控制系統(tǒng)的系統(tǒng)統(tǒng)柜內(nèi)，應(yīng)當(dāng)放置計(jì)算機(jī)和打印機(jī)，以及一些不間斷的電源設(shè)備等，還應(yīng)當(dāng)，安裝控制系統(tǒng)所需要的設(shè)備，所有設(shè)備應(yīng)當(dāng)按照電氣標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)操作，并對(duì)強(qiáng)電和弱電信號(hào)采取隔離保護(hù)的措施。除此之外，還應(yīng)當(dāng)針對(duì)所需要求對(duì)軸承壓裝機(jī)進(jìn)行改造，壓力傳感器監(jiān)測(cè)壓裝缸壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、過(guò)濾和AD轉(zhuǎn)換后，由于需要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理分析，信號(hào)調(diào)理板上應(yīng)當(dāng)設(shè)有拔碼開(kāi)關(guān)，操作人員可以切換不同的采樣通道，并不需要增加傳感器電源，就可以從計(jì)算機(jī)內(nèi)部得到所有電源型號(hào)。

2.4、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)改造

監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的硬件改造十分重要，同樣軟件的改造也是極為重要的。軟件最主要的功能是將系統(tǒng)的硬件結(jié)合起來(lái)，使其成為一個(gè)有機(jī)的整體，是監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，不僅為操作人員提供了人性化的操作接口，還可以提高工作效率，降低人力成本，除此之外，還能夠根據(jù)輪對(duì)軸承壓裝力的監(jiān)測(cè)要求，來(lái)實(shí)現(xiàn)全部的自動(dòng)化軸承數(shù)據(jù)化管理，同時(shí)還能夠?qū)S承的壓裝力起到監(jiān)測(cè)和控制作用，還能夠提高壓樁質(zhì)量等功能。

三、總結(jié)

監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的改造十分有必要，不僅改變了原有系統(tǒng)依賴人工作業(yè)的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了全部自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制軸承壓裝機(jī)，提高了軸承合格率，對(duì)于壓樁數(shù)據(jù)也能得到很好的保存。通過(guò)計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)控制，比起市場(chǎng)上的同類產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)的操作也十分簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化軸承壓裝機(jī)的要求。大數(shù)據(jù)的管理和保存也符合當(dāng)代機(jī)械的發(fā)展和要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。除了老款式的軸承，還需要學(xué)習(xí)西方先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，在日本和美國(guó)的尖端軸承技術(shù)比較完善，可以更好的支撐設(shè)備的損耗和外部施壓，軸承滾針和軸承內(nèi)襯日本和中國(guó)是兩種設(shè)計(jì)方案。采用單臺(tái)試裝壓機(jī)取代雙臺(tái)裝壓機(jī)的對(duì)稱布置將由三個(gè)回路取代，多缸的不協(xié)調(diào)運(yùn)作能夠精準(zhǔn)地提升同步運(yùn)轉(zhuǎn)的精度，避免人機(jī)不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的隱患，事故提高了可靠性能，給工廠帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)效益，還能減緩操作布局，選擇合適大小的液壓回路，可以有效避免原液壓及回路因轉(zhuǎn)向沖擊帶來(lái)的一系列危險(xiǎn)，例如元件損害和液壓泄露等問(wèn)題，造成人員傷亡，這樣還能減少設(shè)備的維修和元件的更換，這將是兩種新型的新軸承壓裝機(jī)液壓站的相比的優(yōu)點(diǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：陳春明：副教授，從事電氣自動(dòng)化講究及教學(xué)，E-mail：342349545@qq.com.

基金項(xiàng)目：湖南省教育廳科研重點(diǎn)項(xiàng)目：基于監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)升級(jí)設(shè)計(jì)的軸承壓裝機(jī)改造（17A060）研究成果之一

湖南交通工程學(xué)院 湖南 衡陽(yáng) 421009