蒋林

摘 要：我矿自开采以来，设备逐渐大型化，随着运输距离以及坡度的不断增加，对制动系统的要求极高。为保证安全，每月需对制动元件进行检查和更换，而由于设备的特殊性，制动元件吊装不易且重量大，对拆装工作造成极大不便。文章阐述了矿用汽车制动元件拆装机具的设计，达到减少劳动强度，提高劳动效率的目的。

关键词：制动；轮毂；机具

我国金属矿山是国内矿用汽车的最大用户，从最初20吨级汽车到如今广泛使用的40～60吨级汽车以及100吨级以上的矿山用汽车，使得矿山用汽车不仅从载重量上，而且从质上得到了一个飞跃。3307车系后制动轮毂作为汽车的主要部件，重约210kg，而该部位位于车厢下部，前有变速箱、柴油箱、排气管以及举升、转向油箱的限制，位置狭小。钢绳栓挂困难，叉车吊装不易且存在安全隐患，常常影响现场的正常维修作业，降低了工作效率。为此，我们考虑制作一机具，达到简单、实用的目的。

1 机构的原理分析

因拆装后轮制动轮毂常在现场进行，而现场地面凹凸不平，而在制动轮毂中需装配轴承、油封等部件，必须使拆卸中制动轮毂与后桥壳保持在同一中心平面内，我们考虑将制动轮毂支承点分为前后两部分，各自相对独立运动又位置固定；为达到简洁、低故障率的目的，我们采用人力驱动、梯形螺纹传动，如图1所示。

2 螺杆的设计

加在方头上的转矩T为主动力矩，工件对支承面的压力F则是工作载荷，其中F=210kg×2×9.81=4120.2N，支承面上下移动最小距离为115mm。

2.1 受力分析

由于螺纹参数未知，把扭矩转化为当量轴向载荷，同时考虑联接在外载荷下可能进行补充拧紧，故将总拉力增加1.25%以考虑拧紧时螺纹受摩擦力矩产生的扭转应力的影响，则根据螺纹危险剖面的拉伸强度条件近似计算螺杆直径。

2.2 选择螺纹牙型及螺杆、螺母材料

根据工作要求，我们选择齿根强度较高且容易加工的单头梯形螺纹。螺杆采用45#钢，σs=360N/mm2，螺母材料用ZQSN10-1。

2.3 确定螺杆的直径

2.3.1 按磨损条件求螺杆直径

考虑螺母采用整体式螺母结构，取系数Φ=2；因螺纹副的材料为钢对青铜，低速，人力驱动，取许用比压【p】=30N/mm2，梯形螺紋h=0.5P，得：d2=6.63mm。

2.3.2 按强度条件估算螺杆直径

由于是人力驱动，工作间歇时间长，取安全系数S=3计算许用应力：【σ】=360/3=120N/mm2。然后参照螺栓连接，得d1=7.39mm。

比较d1、d2计算结果，考虑到机构可能在过载情况下工作，为使螺杆有一定刚度，取梯形螺纹T20×4。取Z=10，螺母高度H=Z×P=10×4=40mm，系数Φ=H/d2=40/18=2.22，比2大，若以Φ=2.22计算：d2=6.29mm，所选螺纹也满足要求。但考虑到螺母，仍然取Φ=2，则H=Φd2=2×18=36mm。

2.4 校核螺杆强度

选取螺纹以后，就可按受载与支承情况计算扭转力矩，并精确校核螺杆强度。

2.4.1 求螺纹力矩T

选取螺纹后，就可按照受载与支承情况计算扭转力矩：T=

6378.82N·mm。

2.4.2 校核螺杆强度

选取螺母下端为危险剖面，d1=15.5mm，F=4120.2N，T=6378.82N·mm，得：σca=26.56N/mm2。

而许用应力【σ】=120N/mm2，故安全。

2.5 校核螺纹牙的强度

2.6 校核自锁条件

螺纹要达到自锁，ψ<ρv-（1°～1.5°）。可知：ψ=4.5°<ρv-（1°～1.5°）=5.345°～4.845°，故满足自锁条件。

3 支撑钢管的选用

根据螺母的计算尺寸，我们选取20#的普通钢管作为支承钢管。

4 结束语

该机具具有制作成本低，安全可靠，工作效率高的特点。投入使用后，拆装后轮毂所需人员由3～4人降为2人，拆装时间由4～5小时降为1.5～2小时，大幅减轻了职工的劳动强度，提高了工作效率。在修理人员减少，设备老化，生产任务重的情况下，对于提高设备的运输效率，保障运输任务的完成具有极大的意义。

参考文献

[1]彭文生，黄华梁.机械设计[M].湖南科学技术出版社，1993.

[2]王昆.机械设计课程设计[M].华中理工大学出版社，1992.