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摘要：通过对龙门刨床主传动轴联接处故障的分析，介绍了一种主传动轴的维修方法。$ i" h. x/ q" x7 }# U7 ~
我公司常用龙门刨床来加工箱体、底托架等大型零部件。由于加工负荷较大，在实际生产中我们常会遇到龙门刨床因主传动轴严重磨损或断裂而停机维修的重大事故，因此在龙门刨床主传动轴维修方面积累了丰富的经验。现介绍一种实用的主传动轴维修方法——热套法。
* o9 {5 }5 \# z" w* G6 c 龙门刨床的主传动轴与主减速机构一般通过内、外齿联轴器来联接，其结构如图1所示。其中主传动轴与外齿联轴器的联接方式通常采用花键或对称的平键联接。由于此处轴径较小，联接强度低，长期使用后或受到过大载荷时，常会发生故障，影响正常生产。维修时最简单的办法就是更换主传动轴和外齿联轴器，但需要上万元的资金。为了节省资金，我们公司一直采用修复的方法，取得了显著成效。
* q8 X: ^4 I. _& K7 N( |1.主传动轴 2.外齿联轴器 3.内齿联轴器 4.主减速箱输出轴
5 p; e$ t. P* V图1
0 G$ c( C( B/ {3 a% [( g0 r# i在主传动轴与外齿联轴器采用花键联接的龙门刨床上，联接花键常会出现严重磨损和断齿。当主传动轴花键出现严重故障时，我们采用以下方法加以修复。首先将主传动轴拆下，将花键部分直径加工至图2所示尺寸d。尺寸d应尽量大，以保证此处的强度和刚度，同时又可减小切削加工量。长度尺寸五与原轴头尺寸相同。 1.主传动轴 2.外齿联轴器
' a% T- ~+ i1 B8 U: j% q! Y5 A图2
' O% L x" w+ @& O! T# C第二步，测绘加工与之配套的外齿联轴器。外齿联轴器的内孔尺寸应根据轴径d及热套时的过盈量U来确定。过盈量U可根据所需传递的最大转矩及轴径尺寸由下式算出。U=2Mk(C1/E1+C2/E2)/(fπdl) (mm) (1)
/ W1 |1 V! I& M+ F0 U式中：2Mk——最大传递转矩，N·mm; d7 k( G; n; S( T$ d
f——零件接触面间的静摩擦系数，一般取0.15 3 E" |" `3 ?' I4 ~; H( A* F0 q: c
d——配合表面的名义直径，mm6 v7 ^/ r& S4 }& d( {
z——配合长度，mm
: E) R9 t! l' n9 ]9 Z* rE1、E2——分别为被围件和包围件材料的弹性模量，MPa 0 ^+ \$ S! ^3 l9 e+ N6 I& X& `
C1、C2—— 分别为被围件和包围件的刚性系数
/ _: }3 @$ n% _$ Y C1=(d2+d12)/(d2-d12)-u1
6 B1 d) Y! Q$ c+ s C2=(d22+d2)/(d22-d2)+u2 u1、u2——被围件和包围件材料的波桑系数，钢为0.3，铸铁为0.253 M J1 o# j1 N" u6 i0 Y9 {
d1——被围件轴的内孔直径，mm
0 @( r8 P1 J& C+ Q5 _4 @# R8 Ed2——包围件的外径，mm 但在生产实践中我们发现，用式(1)计算的过盈量往往偏小，当传递较大转矩或轴向力时联接副容易出现松动或脱落。因此在实际维修中我们通常根据以下经验公式来计算过盈量U。U=0.0015d+Δ (2)
- C" H: N/ U; Y' A式中：d——零件配合表面的名义直径，mm - U4 r* d5 O- Q2 l; O$ X8 g
Δ——修正系数，Δ≥0
4 W- C- B% ]9 r4 I. n0 S3 g3 _由式(2)可以看出，实际过盈量U至少为轴径d的千分之一点五。6 v- c% J4 Z( R1 ?; e) r4 u" g
第三步，计算热套温度T。热套时所需温度T由下式计算。T=K(U+δ)/(βd) (3)
7 R5 @6 i3 _" s7 s" z6 o( w6 ^式中：T——包围件的加热温度，℃ 0 `: f3 d/ C2 x* j! {
K——考虑零件由加热器取出后至装配完成时间内的热损失系数，夏季取K=1.1～1.2, 冬季取K=1.15～1.5 0 O1 U6 l, B+ @4 ]2 y. P7 B! Q
U——室温下实际过盈量mm , h" I/ Q3 f4 U( Z3 k9 l: h
δ——保证自由装配所需的最小间隙，mm
2 A* o# ^9 P4 x& Y) h6 g. b& lβ——加热件的线膨胀系数 Q9 k2 d8 B/ ?% x) a- |* b# [
d——零件配合表面的名义直径，! M$ \) _9 b4 U, R: s' l1 n* R
从式(3)可以看出，直径d越大，所需加热温度越低。) H+ j! k1 s* ?& t- \( P
第四步，将外齿联轴器加热至计算温度丁，然后安装到主传动轴上，自然冷却至常温，这样主传动轴与外齿联轴器就变成了一个整体。
8 t# z! `- t/ |+ L) v" D4 R在主传动轴与外齿联轴器采用平键联接的龙门刨床上，常会发生平键或键槽压溃、平键断裂的故障。此时只要更换平键，将主传动轴上变形的键槽堆焊后，旋转90°重新加工键槽即可修复。但有时主传动轴与外齿联轴器联接处会发生主传动轴断裂的严重故障，出现这种情况时我们常采用以下方法加以修复. 首先将主传动轴拆下，将断裂端加工成图2所示形状，轴头d的长度l根据断裂部分的长度来确定，一般取l=L； 1 x7 e) q" u, h* i: b
第二步加工一轴套，结构如图3所示，其中长度l1=l+( 3～5)，加长的3～5mm为热套时防止发生闷死现象的装配余量，孔Ø3～5为工艺孔(热套时出气用)，轴径d1应和原来主传动轴联接部分的轴径相同，长度l2也应和原来轴头长度L相等；
3 c& ] h$ g; h$ d, V" V第三步将加工好的轴套热套装到主传动轴上。修复后的主轴长度应和原来主传动轴的长度相同，然后在直径为d1的轴段上铣键槽。 8 ?7 ~. s8 Z- h
通过上面的介绍可以看出，用热套法修复龙门刨床的主传动轴不仅简单可靠，而且经济实用。另外采用这种办法维修过的主传动轴即使再次发生联接故障，仍然可以拆下加工去掉热套部分后，重新修复而不破坏主传动轴的结构，因此主传动轴可以重复利用。
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图3
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发表于 2010-11-4 22:44:03
发表于 2010-11-5 09:07:41
