軸承棒料700T切料機大齒輪改造

李愛民，王鑫，王連樸

(哈爾濱軸承集團公司 鍛壓分廠，哈爾濱 150036)

1 切料機構及分析

切料是軸承鍛造加工的第1道工序，700T切料機用于將棒料剪切成加工軸承鍛件所需的坯料，其最大切料直徑為120 mm，傳動機構如圖1所示。由圖1可知，傳動機構的傳遞路線為：電動機→皮帶輪→小齒輪→大齒輪→偏心軸→切料刀板架。切料機中大齒輪旋轉1周，移動刀板上、下運動1次，完成1次剪切任務。大齒輪結構如圖2所示，為圓盤式(腹板式)結構。由于受輪轂形狀的限制，輪齒相對于偏心軸是固定的，不能變換角度。因此，切料過程中大齒輪只有在直徑方向對應的2點受力，其他位置均為空轉，這樣使得受力點附近的三四個輪齒長時間處于疲勞狀態，可能會在齒根部出現裂紋，甚至斷裂。而輪轂形狀十分復雜，齒輪體積大，造價費用高，必須采取措施預防齒根疲勞斷裂的發生。

1—大齒輪；2—小齒輪；3—電動機；4—皮帶輪；5—偏心軸；6—切料刀板架圖1 700T切料機傳動機構示意圖

圖2 大齒輪結構示意圖

2 改造方案

2.1 大齒輪結構改造

改造后的大齒輪結構如圖3所示。依大齒輪腹板厚度的一半，制作1個圓環，圓環中心有1個厚度與腹板相等、寬度為100 mm的環形帶。在大齒輪腹板上依圓環外徑尺寸車出厚度為腹板厚度一半的止口(臺肩)，并將齒圈與輪轂分離。用制作的圓環將分開的齒圈與輪轂用定位銷和螺栓連接，實現齒圈相對于輪轂的角度變換，進而改善大齒輪輪齒的受力狀態，提高大齒輪的使用壽命。

1—齒圈；2—圓環；3—定位銷；4—輪轂圖3 改造后大齒輪結構

2.2 定位銷直徑的確定

切料時的剪切力為

F1=πR2τb1，

(1)

式中：R為最大切料半徑，mm；τb1為所切料在650～700 ℃時的剪切疲勞強度，MPa。

切料時的剪切力矩為

M1=F1R1，

(2)

式中：R1為大齒輪半徑。

定位銷所承受剪切力為

F2=Nπr2τb2，

(3)

式中：N為定位銷個數；r為定位銷半徑，mm；τb2為定位銷材料的剪切疲勞強度，MPa。

定位銷所承受剪切力矩為

M2=F2R2，

(4)

M3=F2R3,

(5)

式中：R2，R3為定位銷距齒輪中心距離。

2.3 注意事項

(1)應先在腹板上車出止口，按圓環上螺栓孔配鉆腹板上的螺栓孔，并將齒圈與輪轂分離；再用圓環將齒圈與輪轂連接，用螺栓固定后鉆定位銷孔，并安裝定位銷。

(2)環帶外徑面和齒圈內徑面為緊配合，這2個尺寸直接關系到改造后的齒輪是否同心。

(3)齒圈與輪轂分離前鉆螺栓孔時，要分別做好標記，以確保在裝配時輪齒與輪轂的位置不變。

(4)切料加工前應對大齒輪進行消除內應力處理，避免輪轂與齒圈分離時齒圈產生扭曲變形，甚至出現裂紋。

3 結束語

大齒輪改造后，齒圈相對于輪轂可以隨意變換角度，改善了受力狀態，齒輪的壽命提高了5倍以上，大幅度降低了維修費用和維修時間，滿足了生產要求。