假捻器轴承齿轮压配方法和工装的改进

2018-04-20邹友民曹希新

纺织器材 2018年2期

关键词：心轴浮动装夹

邹友民，曹希新

(湖南长宏锅炉科技股份有限公司，湖南衡阳 421007)

1 问题描述

摩擦式假捻器轴承是高速弹力丝机上重要的器材之一，图1为HN2452C-N1型假捻器主动轮轴承结构示意。假捻器轴承主要由心轴、定位套圈、外圈、齿轮、传动轮以及轴承内部的钢球、保持架、加油环和密封圈等组成。

1—心轴；2—定位套圈；3—外圈；4—齿轮；5—传动轮。图1 假捻器轴承结构

传统假捻器轴承齿轮采用手压机压配时，先将非成套的假捻器轴承心轴长端放进底座内，手拿齿轮放置于假捻器轴承心轴短端上，再用手压机预压齿轮至齿轮与心轴端面平齐之后，用齿轮定位套将齿轮压配到位。为防止齿轮松动，假捻器轴承心轴外圆与齿轮内孔过盈配合，且二者间过盈量较大，压配行程较长，用手压机压配时非常困难，效率低，操作工的劳动强度很大。因此，采用油压机压配，但因齿轮形状比较复杂，无法直接在油压机上装夹，故必须先将齿轮用手压机预压到假捻器轴承心轴短端上后，将其长端放进油压机底座内，启动油压机，利用油压机压头将齿轮压配到位。使用此方法后，虽然大幅降低了操作工的劳动强度，但操作步骤复杂[1]，最糟糕的是压配完毕检测时，存在假捻器轴承心轴被油压机压弯变形，且部分轴承因压配过程中外圈和心轴同时受力，致使沟道损伤，存在成套假捻器轴承噪声超标的问题[2]。此外，用此种方法压配合格率约为60%，且加工效率低，成本高，无法适应批量生产。因此，研究既能降低劳动强度，又能提高劳动效率和压配合格率的改进方法尤为重要[3]。

2 改进方法

2.1 齿轮压配工装的设计

为了降低操作工的劳动强度，提高假捻器轴承齿轮压配合格率及加工效率，实现批量生产，必须用油压机代替手压机。但油压机压配齿轮时，因底座加工和装配误差、油压机压头装配误差以及油压机振动等原因，导致压配过程中假捻器轴承心轴和外圈易同时受力，从而造成假捻器轴承心轴弯曲，成套噪声超标等问题，导致轴承报废。同时，由于齿轮外形比较复杂，无法简单装夹，只能先预压，再进行油压机压配，为提高加工效率必须实现一次装夹完成齿轮的预压和定位。

经大量实验后，设计并制作出齿轮压配工装，如图2所示。该工装由压配底座部分、假捻器轴承浮动装夹部分及齿轮弹性装夹部分组成。

1—定位块；2—油压机工作台；3—底座；4—限位调节螺母；5—高度调整环；6—O型圈；7—浮动缸；8—浮动套；9—齿轮；10—弹簧；11—钢球；12—连接螺母；13—油压机头；14—压配头；15—螺钉；16—套环；17—假捻器轴承。图2 假捻器轴承齿轮压配工装结构

2.1.1压配底座部分由油压机工作台、定位块及底座组成。安装时，首先用手将定位块的小端轻轻旋进油压机工作台的中心孔内，再将底座大端中心孔套入定位块的大端。

2.1.2假捻器轴承浮动装夹部分由浮动缸、浮动套、3个O型圈、高度调整环及限位调节螺母等组成。安装时，首先将其中2个O型圈分别装入浮动缸孔里的密封槽内，然后将浮动套按图2所示，从浮动缸下端压入。由于浮动套的外径与浮动缸的内径为大间隙配合，间隙为1 mm，中间用2个O型圈过盈连接，凭借 2个O型圈的自动定心和弹性，使浮动套可在浮动缸内径向任意浮动，而浮动套的台阶可限制其轴向位置。其次，将第3个O型圈(确保浮动套在浮动缸内轴向浮动)装进限位调节螺母的台阶内孔里，再将限位调节螺母拧到浮动缸的内螺纹上。最后，将浮动缸小台阶外圆依次穿过高度调整环和底座的内孔装配，完成整个假捻器轴承浮动底座部分的组装。

2.1.3齿轮弹性装夹部分是由钢球、弹簧、压配头、连接螺母、油压机头、螺钉和套环等组成。其中，压配头下端外圆上对称均匀分布着4个小孔(完全钻穿)，钻头夹角为72°，装入一个直径略小于内孔的钢球，钢球不能完全穿过小孔，露出部分为1 mm。压配头的中心内孔尺寸大于假捻器轴承心轴尺寸，其端面内孔与齿轮的齿顶圆小间隙配合。安装时，首先将连接螺母穿过压配头的大端外圆，再将4颗钢球和4根弹簧依次装进压配头对称均匀分布的4个小孔内，然后将套环套入压配头的台阶外圆上。拧紧对称分布的2个螺钉，最后将压配头用于定位的小外圆台阶滑进油压机头内孔里，拧紧连接螺母，即可完成整个齿轮弹性装夹部分的组装。

2.2 齿轮压配工装设计原理

假捻器轴承采用浮动装夹，可以很好地避免传统刚性装夹时假捻器轴承心轴承受过大的轴向力而出现弯曲变形的问题。同时，由于浮动套可在O型圈的作用下自动定心，且能在径向和轴向全方位浮动，有效避免假捻器轴承齿轮压配过程中，心轴和外圈同时受力而造成轴承沟道损伤问题[4]。此外，齿轮采用弹性装夹，可有效自动定心夹紧，避免压配过程中齿轮意外掉落，从而实现一次装夹完成齿轮的预压和定位，减少加工工序，提高加工效率。

2.3 齿轮压配工装使用方法

新设计齿轮压配工装的使用方法如下：首先将假捻器轴承心轴长端朝下，放至浮动装夹的浮动套内，心轴长头端面与定位块端面平齐，心轴短头在O型圈和浮动套的浮动作用下自动定心，心轴轴线与压配头的内孔轴线对齐。然后将齿轮装进压配头端面内孔里，齿轮的齿顶圆在弹簧和钢球的作用下自动定心夹紧。启动油压机，压配头在油压机头的带动下自行下压，将齿轮压配至假捻器轴承齿轮装配位置，根据齿轮装配位置的不同，只需更换不同规格的高度调整环即可。齿轮压配到位后，松开油压机开关，压配头在油压机头的带动下自动上行，齿轮假捻器轴承压配完成后取出，更换非成套的假捻器轴承和齿轮即可连续压配。