您當前的位置:首頁>>工藝與材料>>資源相關(guān)  
              鼓形齒聯(lián)軸節(jié)注油壓裝及退卸工藝的研究
                   郭華勝
       (中國南車集團戚墅堰機車車輛工藝研究所 江蘇常州)
   1、 問題的提出
  電動車組動力轉(zhuǎn)向架傳動裝置由一級齒輪減速箱和鼓形齒聯(lián)軸節(jié)2部分組成。牽引電機安裝在轉(zhuǎn)向架上,動力經(jīng)鼓形齒聯(lián)軸節(jié)傳遞給主動齒輪。鼓形齒聯(lián)軸節(jié)組裝在主動齒輪軸(或電機軸)上,連接方式有鍵連接和無鍵過盈連接。鍵連接采用熱套工藝,組裝過程中過盈量不易控制,且隨機性較大,拆卸時退卸力很大,經(jīng)常有退不下來的現(xiàn)象,給維修帶來較大的麻煩,而且大大地增加了維修成本。
  為了使聯(lián)軸節(jié)的壓裝和拆卸更為簡便,在聯(lián)軸節(jié)壓裝和拆卸時采用注油壓裝、拆卸工藝,運用超高壓油泵把機油或液壓油注入軸和轂孔表面之間,形成一層油膜把軸和轂孔的表面隔開,使壓裝和拆卸過程在油膜隔開和潤滑的條件下進行。該工藝在國內(nèi)外鐵路機車車輛輪對壓裝和退卸過程中得到了廣泛的應(yīng)用。注油壓裝可以有效地避免擦傷配合表面,組裝配合的過盈量較易控制,能有效地保證組裝過程中的質(zhì)量。注油拆卸時,在錐度配合的情況下,注入超高壓油液(注:要有保護措施),配合件憑借錐面的軸向力可以自動分離,或者使用工裝進行拆卸:
   2、 鼓形齒聯(lián)軸節(jié)無鍵過盈連接的設(shè)計計算
  以某型地鐵齒輪箱鼓形齒聯(lián)軸節(jié)的設(shè)計為例,其牽引電機的額定功率為180 kW;額定轉(zhuǎn)矩為849 N·m;最大轉(zhuǎn)矩為1328 N·m;額定轉(zhuǎn)速為2026 r/min;最大轉(zhuǎn)速為4240 r/min:鼓形齒聯(lián)軸節(jié)的無鍵過盈連接如圖1所示:
            
             圖1:鼓形齒聯(lián)軸節(jié)的無鍵過盈連接
   2.1 鼓形齒聯(lián)軸節(jié)接合尺寸的計算
  小端直徑:。
  中間直徑:,式中:
       C--接合錐度(C=1/20);--軸大端直徑(=68mm);L--接合面長度(L=66 mm)
  代入公式,計算得出=64.7mm,=66.35 mm。
   2.2 鼓形齒聯(lián)軸節(jié)無鍵過盈連接接合面壓強的計算
  根據(jù)以上原始數(shù)據(jù),計算錐度無鍵過盈連接的接合面壓強P時,應(yīng)按牽引電機最大轉(zhuǎn)矩計算:
  ,式中:Tmax--牽引電機最大轉(zhuǎn)矩(N·m);--接合直徑(中間直徑mm);L--接合長度(mm);f--摩擦因數(shù)(0.09~0.13),取中間值為0.11。代人公式,計算得出P=132 MPa。
    2.3 鼓形齒聯(lián)軸節(jié)無鍵過盈連接最小計算過盈量的計算
  (1)最小計算過盈量
   
  式中:E1、E2分別為包容件和被包容件材料的彈性模量,鋼的彈性模量為MPa;μ1、μ2分別為包容件和被包容件材料的泊松比,鋼的泊松比為0.3;d1為被包容件內(nèi)徑(齒軸只有1個通油孔,d1近似為0);d2為包容件外徑,d2=91mm。代入公式,計算得出C1=0.7,C2=0.355,δ'min=0.169mm。
  (2)最小實際過盈量,式中:、分別為軸和孔的表面粗糙度,均為0.0008。代入公式,計算得出δmin=0.170 mm。根據(jù)以上數(shù)據(jù),確定鼓形齒聯(lián)軸節(jié)的無鍵過盈連接過盈量范圍為0.17~0.20 mm。
    3、 注油壓裝、注油退卸工裝的設(shè)計制造
   3.1 注油壓強的計算
  聯(lián)軸節(jié)的外齒與主動齒輪軸(電機軸)接合面的接合壓強為P=132MPa。代入公式
=165 MPa(取中間值),由此確定鼓形齒聯(lián)軸節(jié)的無鍵過盈連接注油壓強≤170 MPa。
   3.2 注油時的壓裝力
  ,式中:μ摩擦因數(shù)(油膜情況下),μ=O.001~0.008,取中間值為0.0045;K--接合錐度,K=C=1/20。代入公式,計算得出=101.4 KN。
    3.3 工裝的設(shè)計制造
  (1)工裝的設(shè)計制造。工裝采用空心油缸結(jié)構(gòu),具體尺寸為大徑D=120 mm,小徑d=80 mm,行程L=20 mm。油缸體的兩端都有螺紋,壓裝工裝如圖2(a)所示,活塞桿端螺紋與軸頭相連;拆卸工裝如圖2(b)所示,將注油壓裝油缸反過來,即油缸體尾端螺紋與軸頭相連,將受力簡工裝罩緊。
    
   注油壓裝空心油缸工作壓強的計算:
  將代入公式計算得出=16 MPa。
   注油退卸時空心油缸最大退卸力的計算:
  設(shè)計空心油缸的最大工作壓強為50MPa,代人公式,計算得出F=314 kN。
  (2)錐度主動齒輪軸(電機軸)軸向位移量的控制。將聯(lián)軸節(jié)的外齒套在主動齒輪軸(電機軸)上,測出高差△h,根據(jù)△h算出過盈量h△/20,若過盈量不能滿足設(shè)計要求,則需在聯(lián)軸節(jié)工裝上加墊不同厚度的調(diào)整墊片。
    3.4 油泵的選定
  低壓泵選定壓力范圍為0~63 MPa,壓力可調(diào);高壓泵選定壓力范圍為0~280MPa,壓力可調(diào)。
    4、 應(yīng)用
  (1)注油壓裝。注油壓裝前,應(yīng)先檢查軸注油孔有無異物及毛刺,軸環(huán)行油槽有無毛刺,是否平滑過渡,清洗干凈,并將孔與軸表面擦干凈,涂上干凈的液壓油或機油,按圖2(a)所示裝好,各泵連接好,先讓高壓泵工作,高壓泵的工作狀態(tài)為持續(xù)工作或保壓,其目的是將聯(lián)軸節(jié)外齒“浮”起來,即在孔與軸錐面接合處,形成高壓油膜,將接合面分開;然后低壓泵工作,低壓泵工作壓力在5 MPa時(約31 kN),高壓泵壓力在50 MPa左右;然后低壓泵繼續(xù)緩慢加壓,以便聯(lián)軸節(jié)外齒壓進,高壓泵也隨著加壓,每次加壓大約為20MPa,直到高壓泵壓力不再增加(聯(lián)軸節(jié)外齒再次“浮”起來);在這些操作過程中,在每次操作之間至少停頓2 min進行觀察。直到低壓泵工作壓力在16 MPa時(約101kN),高壓泵壓力在160 MPa左右,聯(lián)軸節(jié)外齒已壓到位;然后,讓高壓泵卸壓,低壓泵繼續(xù)保壓10 min后卸壓,注油壓裝過程結(jié)束。
  (2)注油拆卸。注油拆卸時,必須擰好保護螺母或工裝以確保安全。注油拆卸采用280 MPa的超高壓泵站,在注油孔里注入超高壓油液,注入壓力小于280 MPa,錐面過盈配合將自動分離。若在280 MPa時不能自動分離,允許自動保壓,保壓過程中超高壓油膜逐步滲透人錐面過盈接合面處使之自動分離;對某些接合面有拉傷的情況,注油拆卸時,輔以工裝,按圖2(b)所示裝好,各泵連接好,按圖2(a)所示裝好,各泵連接好,先讓高壓泵工作,然后低壓泵工作,將其拆下

  ●民眾工作室制作   版權(quán)所有