大型閉式機(jī)械壓力機(jī)偏心齒輪的配重計(jì)算

王 菲，孫宗建

（江蘇省徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司 研究院，江蘇 徐州 221116）

大型閉式機(jī)械壓力機(jī)多采用雙點(diǎn)、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，滑塊的運(yùn)動(dòng)由多組偏心體、連桿共同驅(qū)動(dòng)。偏心齒輪作為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的重要零部件，其加工精度也將直接影響到壓力機(jī)的使用性能。在利用立式車(chē)床加工偏心齒輪時(shí)，偏心齒輪隨著工作臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因偏心齒輪結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，使得偏心齒輪的重心和工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心不重合，從而產(chǎn)生離心力，工件振動(dòng)，直接影響偏心齒輪的加工精度，還會(huì)加大車(chē)床零部件的磨損。因此，合理的配重方案將可以解決上述諸多問(wèn)題。

本文借助SolidWorks 設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，對(duì)偏心齒輪加工時(shí)配重的放置位置、形狀和質(zhì)量進(jìn)行講述，同時(shí)對(duì)計(jì)算配重時(shí)的注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹。

1 創(chuàng)建偏心齒輪模型

首先利用SolidWorks 設(shè)計(jì)軟件，建立偏心齒輪模型。如圖1 所示。

圖1 偏心齒輪模型

圖中，偏心體外圓A 和內(nèi)孔B 都為需要加工面，在模型創(chuàng)建完成后，需要對(duì)模型添加相應(yīng)的材質(zhì)屬性，使得模型的重量與實(shí)際產(chǎn)品重量基本一致。

2 模擬裝配位置

如圖2 所示為模擬立式車(chē)床加工偏心齒輪偏心體外圓時(shí)的示意圖。需將偏心齒輪偏心體的中軸線與工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸重合。為簡(jiǎn)化計(jì)算，圖中未裝配立式車(chē)床工作臺(tái)卡盤(pán)以及偏心齒輪的夾具、固定墊塊。

圖2 裝配模擬示意圖

利用立式車(chē)床加工偏心齒輪時(shí)，需要注意立式車(chē)床的工作臺(tái)直徑大小要與偏心齒輪的尺寸相匹配，即選定立式車(chē)床型號(hào)。立式車(chē)床工作臺(tái)上T 型槽的位置分布、數(shù)量和卡盤(pán)尺寸是影響配重塊位置、大小形狀的重要因素。在設(shè)計(jì)配重塊大小和位置時(shí)，還需要結(jié)合以上數(shù)據(jù)和偏心齒輪的相關(guān)外形尺寸，從而確保設(shè)計(jì)的配重塊、卡盤(pán)、偏心齒輪三者間不能出現(xiàn)干涉的情況。

3 配重塊設(shè)計(jì)計(jì)算

配重塊設(shè)計(jì)時(shí)，主要是確定配重塊的擺放位置和質(zhì)量，并結(jié)合實(shí)際情況確定配重塊的形狀大小。

通過(guò)SolidWorks 設(shè)計(jì)軟件的質(zhì)量屬性選項(xiàng)可計(jì)算出偏心齒輪的重心坐標(biāo)值。如圖3 所示，重心Z 坐標(biāo)值與回轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)值差ΔZ=-48.076，根據(jù)力矩平衡狀態(tài)原理，此時(shí)配重塊應(yīng)放置在回轉(zhuǎn)中心Z 軸的正方向上，最終使得ΔZ 等于零或者無(wú)限接近于零。

圖3 偏心齒輪質(zhì)量屬性

通過(guò)模擬計(jì)算，最終采用扇形配重塊，內(nèi)環(huán)中間位置需要避開(kāi)工作臺(tái)板卡盤(pán)位置，如圖4 所示。

如圖4 所示，此時(shí)重心Z 坐標(biāo)值為0.001，重心與回轉(zhuǎn)中心基本重合，即計(jì)算出的配重塊可以在實(shí)際加工中使用。

圖4 添加配重塊后質(zhì)量屬性

以上為立式車(chē)床加工偏心齒輪偏心體外圓時(shí)的配重塊計(jì)算，在利用立式車(chē)床加工偏心體內(nèi)孔時(shí)，只需要在模型裝配時(shí)，將偏心齒輪偏心體內(nèi)孔中軸線與工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸重合，重復(fù)上述步驟即可。

4 注意事項(xiàng)

在配重塊設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮零部件結(jié)構(gòu)尺寸、加工能力等實(shí)際生產(chǎn)情況，還要在保證產(chǎn)品加工精度要求的前提下，達(dá)到提高加工效率的目的。因此在設(shè)計(jì)配重塊時(shí)需要注意以下問(wèn)題：

（1）需要考慮加工設(shè)備的安全旋轉(zhuǎn)操作空間，在布置配重塊時(shí)，應(yīng)避免因配重塊超出工作臺(tái)而造成的磕碰、傷人等問(wèn)題。

（2）為更精確地模擬實(shí)際加工情況，可以在創(chuàng)建模型時(shí)將實(shí)際加工中所用到的墊塊、夾具等附屬零件進(jìn)行添加并計(jì)算結(jié)果。

（3）大型配重塊應(yīng)設(shè)計(jì)起吊孔，方便吊裝，也可考慮采用分體拼裝式結(jié)構(gòu)，減少單塊重量，方便現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)。

（4）配重塊可以設(shè)計(jì)成不同規(guī)格大小的，便于實(shí)際使用時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)要兼顧能與工作臺(tái)或者相互間進(jìn)行可靠有效的固定連接。

（5）當(dāng)有不同規(guī)格尺寸的同類零部件需要加工時(shí)，可以借助仿真軟件設(shè)計(jì)出通用的配重塊，從而達(dá)到節(jié)約成本的目的。

5 結(jié)論

通過(guò)本文所述方法加工的偏心齒輪，各項(xiàng)加工精度均能符合要求，且較以往的偏心齒輪精度有明顯提高。該偏心齒輪已廣泛應(yīng)用于6300kN、16000kN等大型閉式機(jī)械壓力機(jī)中，更進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法在加工偏心齒輪時(shí)的可行性。