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作者：房燕韓世成蔣樹(shù)義陳忠祥郭常有曹廣斌單位：中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所上海海洋大學(xué)

零部件設(shè)計(jì)

1卡盤及卡盤架

傳統(tǒng)的軸承拆卸工具為抓勾式卡盤，這種方式既損傷軸又容易出現(xiàn)固定不牢的脫鉤現(xiàn)象，固定軸承位置不易掌握，若抓在軸承外圈容易使軸承散裂滾珠迸出造成工程事故。本設(shè)計(jì)采用了“環(huán)抱式可調(diào)卡盤”，如圖3所示。卡盤4為兩半環(huán)組成，環(huán)的內(nèi)壁配有卡槽，既滿足了裝卡牢固不損傷軸的要求，又可以實(shí)現(xiàn)半徑尺寸一定范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，使裝置更具有通用性，提高了使用范圍。卡盤4安裝在徑向可調(diào)卡盤架3上，如圖4所示，由上調(diào)節(jié)螺母1來(lái)實(shí)現(xiàn)卡盤4的徑向調(diào)節(jié)。決定卡盤4與工作平面高低的螺桿上設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)螺母2來(lái)實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)，使適用于距離工作面不同高度的軸承拆卸。在裝卡軸承時(shí)，可以分別實(shí)現(xiàn)在半徑和高度上的雙向調(diào)節(jié)，提高了裝置的使用范圍，更具有通用性。

2行程可調(diào)滑軌及鎖緊裝置

由于軸承在軸上的安裝位置不同，要求卡盤距離活塞桿的初始位置具有可調(diào)節(jié)性。設(shè)計(jì)該種滑軌如圖5所示，目的在于調(diào)節(jié)卡盤與活塞桿初始位置距離，使該裝置在工作時(shí)適用性較強(qiáng)，也加大了氣壓缸活塞的工作行程。為了確保卡盤在滑軌上的水平移動(dòng)，不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的大小而產(chǎn)生晃動(dòng)，卡盤底座固定在滑移塊上，確保平穩(wěn)性。滑移塊與滑軌之間采用滾動(dòng)摩擦，減少摩擦系數(shù)，避免多次滑動(dòng)對(duì)滑軌的損傷。滑軌上還另配有鎖緊裝置(圖5)，利用螺母將鎖緊環(huán)收緊，抱卡在滑軌上以實(shí)現(xiàn)鎖緊，確保卡盤被調(diào)節(jié)到一定位置時(shí)正確固定，為完成后續(xù)拆卸做好準(zhǔn)備。

3氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元件選配

該裝置在氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下提供拆卸所需的動(dòng)力，是核心部分。氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械裝置的工作步驟，對(duì)每個(gè)動(dòng)作工序設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)載選配所需要的氣動(dòng)元件。在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，如若需要更大的拆卸力，可以將氣動(dòng)系統(tǒng)改為液壓系統(tǒng)進(jìn)行拆卸。

3．1工作步驟確定裝置氣動(dòng)系統(tǒng)的活塞桿要實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、停留、快退及停止幾個(gè)步驟。

3．2設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)首先將電磁閥1YA和電磁閥3YA通電，差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快進(jìn);工進(jìn)時(shí)電磁閥3YA斷電，活塞按給定速度工進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定調(diào)速，當(dāng)工進(jìn)結(jié)束后，繼電器發(fā)出動(dòng)作電磁閥1YA斷電，電磁閥2YA通電反向差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快退，直至終點(diǎn)停止(圖6)。

3．3元件參數(shù)計(jì)算及選配

(1)參數(shù)設(shè)計(jì):式中:D為活塞直徑(mm);η為比例系數(shù)，可取0．7～0．85，取η=0．8;F為活塞桿的推力，取F=5000N;P為氣缸工作壓力，取P=0．6MPa。經(jīng)計(jì)算得:D=72．85，圓整為D=80mm。

(2)活塞桿計(jì)算:強(qiáng)度校核:取材料為Q235，d≥式中:d為活塞桿的直徑;F為氣缸的推力;σp為活塞桿材料的許用應(yīng)力。符合條件可取d=36(mm)。剛度校核:長(zhǎng)徑比較小，可以不進(jìn)行活塞桿的剛度校核。

(3)缸筒筒壁的計(jì)算:由于一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比≤1/10，所以通常可按薄壁筒公式計(jì)算:

(4)耗氣量計(jì)算:氣缸單位時(shí)間壓縮空氣消耗量可按下式計(jì)算:為了便于選用空氣壓縮機(jī)，將壓縮空氣消耗量換算為自由空氣消耗量:式中:qvz為自由空氣壓縮消耗量/s;P為氣缸工作壓力(絕對(duì)壓力);Pa為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(絕對(duì))，Pa=1．013×105Pa。

(5)元件選配:根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要及試驗(yàn)條件選配元件如表1所示。

主要技術(shù)參數(shù)

外型尺寸:1200mm×800mm×600mm;額定負(fù)載:200kg;額定工作行程:X=400mm;活塞桿最大進(jìn)給速度:v=0．05m/s;氣缸額定工作壓力:P=0．6MPa;拆卸范圍:軸承外徑D=30～300mm。

試驗(yàn)結(jié)論及使用效果

利用該裝置分別對(duì)表2所列軸承進(jìn)行試驗(yàn)。表2中軸承的選用依據(jù)當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的軸承型號(hào)，選出最具代表性的6個(gè)軸承作為試驗(yàn)用軸承。試驗(yàn)時(shí)6個(gè)軸承均采用過(guò)盈量均為+0．005過(guò)盈配合裝配，軸與軸承間涂均等厚度的潤(rùn)滑油。軸承拆卸時(shí)的主要阻力來(lái)自于軸承與軸之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)趨勢(shì)時(shí)所產(chǎn)生的靜摩擦力，當(dāng)軸承裝配時(shí)的過(guò)盈量一致時(shí)，若軸承與軸的接觸面積較大，所需要的拆卸力也較大(圖7)。

結(jié)論:(1)卡盤抱卡范圍合理有效，卡盤內(nèi)端面平整，與軸承接觸良好，沒(méi)有凸點(diǎn)。(2)氣動(dòng)系統(tǒng)工作正常，活塞桿推力設(shè)計(jì)合理，工作時(shí)可達(dá)到滿負(fù)載安全運(yùn)作。(3)該機(jī)械裝置可以實(shí)現(xiàn)不同外徑大小的軸承拆卸，拆卸范圍廣，通用性強(qiáng)，拆卸過(guò)程安全高效，對(duì)軸和軸承均不造成任何損傷。

結(jié)束語(yǔ)

通用軸承拆卸器顯著提高了工作效率，節(jié)約勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，工作安全可靠，性能穩(wěn)定，沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)故障，堅(jiān)固耐用，拆卸范圍廣，可實(shí)現(xiàn)軸承在軸上不同位置的拆卸，使用靈活;實(shí)現(xiàn)了行業(yè)上對(duì)拆卸工具體積輕巧，通用性強(qiáng)，易于操作，安全高效，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作等要求。該裝置在實(shí)際應(yīng)用中適應(yīng)了農(nóng)機(jī)維修的需求，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。