實體保持架動平衡卡具的設計

隋善勇

(哈爾濱市城鄉建設委員會，哈爾濱 150070)

發動機軸承用低孔率酚醛膠木實體保持架采用車、鉆削工藝加工，這種實體保持架在軸承的運轉過程中，尤其是在高速工況條件下，由于保持架的質心與旋轉中心不重合，將引起保持架局部的不均衡磨損；伴隨著軸承的使用，不均衡磨損會越來越嚴重，軸承的振動和噪聲也隨之增強；當這種局部磨損達到保持架的磨損極限，將直接導致保持架失效，造成軸承的過早報廢。雖然偏心磨損不可避免，但可以通過對保持架進行動平衡校準，達到減小偏心磨損，延長軸承使用壽命的目的。

1 軸套式動平衡卡具存在的問題

大多數實體保持架的結構特點為直徑較大，壁厚較薄，腔體中空。由于其沒有可以直接放置到動平衡檢測機上的軸結構，所以，需要設計卡具來搭載保持架在平衡機上進行檢測。

以往的保持架工裝卡具，是根據將保持架直接套在卡具上的簡單思路進行的設計，如軸套式動平衡卡具，分為內鎖點和外鎖點兩種結構，如圖1所示。

這種卡具無論在動平衡測量還是在庫房管理上都存在諸多問題。

(1)保持架的定位面與卡具定位面存在較大的尺寸差異，定位面存在合理的制造公差，而卡具定位面公差確定且唯一，因此，在測量時，往往需要使用塞膠紙(間隙配合)或者將保持架壓入(過盈配合)，這樣可能會引起保持架變形，對保持架的動平衡測量精度產生較大影響。

圖1 軸套式內鎖點、外鎖點卡具結構示意圖

(2)卡具本身的自平衡方法較原始，系采用貼橡皮泥的方法平衡卡具。平衡后的卡具穩定性差，間隔一段時期不用、卡具使用過程中發生橡皮泥脫落等，都需要對卡具進行重新平衡。

(3)卡具種類繁多。內鎖點與外鎖點保持架的平衡卡具不能通用，不同型號保持架間平衡卡具的互換性差，甚至尺寸相同公差不同的保持架卡具都不可互相通用，導致卡具種類繁多，保存、管理工作量大，存儲占用空間大。

(4)卡具重而保持架相對較輕，這種搭載方式導致動平衡精度受限，保持架的修磨精度也不會太高。

(5)工作效率低，安裝、拆卸保持架的時間長，且安裝依賴于操作者經驗，對保持架平衡精度的影響重大。

2 新型夾具的設計

對保持架工藝和不平衡機理進行研究，在確保保持架內徑與倒角加工基準統一，卡具與保持架內徑倒角基準統一，保持架和卡具的旋轉中心同心的基礎上，設計的新型卡具如圖2所示。

圖2 新型卡具結構示意圖

新型卡具依靠卡具兩端的錐形圓盤對保持架進行定位夾持，模擬保持架在工作過程中的運轉狀態，卡具本身則依靠錐形盤雙側的平衡塊進行自我平衡。錐形盤結構如圖3所示。卡具的安裝過程如圖4所示。

圖3 錐形盤結構示意圖

圖4 新型卡具裝配結構示意圖

3 卡具的特點

(1)高結構通配性。卡具錐形盤只夾持保持架的倒角，保持架鎖點不產生影響；錐形面有一定的尺寸范圍，兩片錐形盤有一定調節距離，因此，在一定內徑尺寸范圍內所有保持架結構均可以使用，對不同型號保持架的通配性好。

(2)高尺寸通配性。錐形盤采用斜坡設計，通常為45°倒角斜坡，通過調整兩片錐形盤的距離，可以使保持架牢固地固定在錐形盤斜坡面上，消除了制造公差對個體的影響。

(3)卡具自平衡方法合理。錐形盤采用4組12個平衡塊進行平衡，調整簡單，平衡塊穩定性高，不容易發生脫落或變形，更換產品型號，只要在卡具尺寸調節范圍內不需要重新平衡卡具。

(4)卡具夾持結構合理。設計模擬了保持架實際工作運轉狀態，保持架質心與旋轉軸同心，保持架修整時不會對夾持結構有任何影響。隨著不平衡級別的降低，保持架精度提高。安裝檢測時工作效率高，安裝、拆卸平均時間短，人工經驗對平衡的品質影響小。

(5)卡具存儲、管理方便。對比原軸套式卡具，新型卡具種類少，庫房管理簡化，要求存儲空間小。