文／易序磊·江鈴汽車股份有限公司

脹緊套在機械壓力機主軸上的應用

文／易序磊·江鈴汽車股份有限公司

易序磊，沖壓設備技術員，助理工程師，主要從事沖壓設備的維修、保養(yǎng)工作，主持完成江鈴沖壓廠E4S-600機械壓機線主軸改造項目和壓機飛輪支撐套的改造項目，進一步提高了壓機的使用穩(wěn)定性。

本文介紹了機械壓力機的傳動系統(tǒng)和結構，機械壓力機主軸上采用花鍵聯(lián)接存在的一些問題，以及將脹緊套聯(lián)接方式運用到機械壓力機主軸的優(yōu)勢及脹緊套的工作原理和特點，同時，還介紹了脹緊套運用到主軸上需要考慮的因素，脹緊套的各項性能參數(shù)是否滿足工作要求。

隨著目前汽車產業(yè)的迅速發(fā)展，對沖壓的要求也越來越高，無論從生產效率，還是沖壓質量，都需要大力發(fā)展。然而，沖壓工藝最重要的部分——沖壓設備，是保證沖壓生產穩(wěn)定和快速發(fā)展的基礎。沖壓設備主要是指壓力機，其中壓力機包括機械壓力機、油壓機和伺服壓力機等，目前運用最廣的是機械壓力機。然而機械壓力機的主軸上會出現(xiàn)一種較大的故障，且故障維修較困難、成本高、維修時間長。

機械壓力機是通過主電機帶動飛輪轉動，然后通過離合器—制動器的動作將飛輪上的能量傳遞到主軸上，再通過齒輪和連桿機構將動力傳遞到滑塊，最后通過滑塊和工作臺上的模具實現(xiàn)沖壓作業(yè)，機械壓力機傳動系統(tǒng)如圖1所示。機械壓力機主軸（高速軸）與離合器—制動器花盤連接的形式采用的是花鍵內齒套的形式（圖2）。

由于機械壓力機工作時振動較大，而內齒套與主軸的花鍵聯(lián)接存在一定的間隙，造成花鍵內齒套和主軸上的花鍵容易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象（見圖3和圖4），導致內齒套和主軸報廢，增加設備成本。同時，內齒套的安裝工作非常復雜，工作強度大。根據(jù)內齒套的聯(lián)接方式存在的一些問題，需在聯(lián)接結構方面進行改進，使用一種全新的聯(lián)接結構，使得維修方便，增加對主軸的保護功能，同時備件容易購買，維修成本較低，脹緊套聯(lián)接形式就可以很好的解決這些問題。

脹緊套聯(lián)接技術

脹緊套是一種無鍵聯(lián)接裝置，其原理和用途是通過高強度拉力螺栓的作用，在內環(huán)與軸之間、外環(huán)與輪轂之間產生巨大抱緊力，以實現(xiàn)機件與軸的無鍵聯(lián)接。脹緊套結構由外環(huán)、內環(huán)和螺栓組組成，內環(huán)與外環(huán)的接觸表面為圓錐面，見圖5。

脹緊套聯(lián)接的工作原理：通過擰動螺栓組，在螺栓拉伸力的作用下內環(huán)沿接觸面移動發(fā)生擠壓，在一定擠壓范圍內，內環(huán)在擠壓力作用下其內徑變形縮小，使得內環(huán)擠壓并抱緊壓機主軸。在內環(huán)與機械壓機主軸間靜摩擦力和花盤輪轂與外環(huán)之間靜摩擦力的作用下，將飛輪上的能量傳遞給壓機主軸，最終實現(xiàn)沖壓作業(yè)。采用脹緊套聯(lián)接主要有以下優(yōu)點：

⑴安裝和調整方便。脹緊套安裝時無須加熱，冷卻或加壓設備，只需將螺栓按要求的力矩擰緊即可。且調整方便，可以將輪轂在軸上方便地調整到所需位置。

⑵脹緊套的使用壽命長，強度高。脹緊套依靠摩擦傳動，對被聯(lián)接件沒有鍵槽削弱，也無相對運動，工作中不會產生磨損。

⑶脹緊套在超載時，將失去聯(lián)接作用，可以保護設備不受損害。

圖1 機械壓力機傳動系統(tǒng)

圖2 內齒套與主軸花鍵聯(lián)接

圖3 內齒套花鍵的磨損

圖4 主軸花鍵的磨損

圖5 脹緊套結構

⑷脹緊套聯(lián)接可以承受多重負荷，其結構可以做成多種樣式。

⑸脹緊套拆卸方便，且具有良好的互換性和備件購買容易。由于脹緊套能把較大配合間隙的軸轂結合起來，拆卸時將螺栓擰松，即可使被聯(lián)接件容易拆卸。脹緊時，接觸面緊密貼合不易銹蝕，也便于拆開。

脹緊套技術在機械壓機主軸上的應用

根據(jù)脹緊套的工作原理、結構和優(yōu)點等，可以將脹緊套聯(lián)接技術運用到機械壓力機主軸上，將以往的花鍵聯(lián)接替換掉。然而，脹緊套聯(lián)接技術運用到機械壓力機主軸上需要考慮以下因素：

⑴脹緊套傳遞的扭矩需大于或等于主軸工作時傳遞的扭矩。

⑵脹緊套承受的軸向載荷必須大于或等于離合器-制動器動作時的軸向載荷。

⑶脹緊套徑向力必須大于或等于脹緊套與主軸結合面的壓力。

⑷脹緊套傳遞力必須大于或等于主軸需要傳遞的力。

⑸脹緊套的內圈直徑必須與主軸外徑相近，外圈直徑必須與花鍵輪轂的直徑相近。

脹緊套聯(lián)接結構設計的主要內容是傳遞扭矩能力的計算，軸向載荷的計算，以及聯(lián)接螺栓的直徑和擰緊力矩的計算，設計計算的目的是讓傳扭結構在正常傳遞外載荷時既不發(fā)生相對運動，同時又能保證各聯(lián)接件在裝配力的作用下不造成損壞。現(xiàn)以E4S-600MBC閉式機械壓力機的主軸為例，根據(jù)手冊查得此類型壓力機的離合器與制動器傳遞的扭矩分別為39200N·m和30870N·m，并通過主軸和花盤輪轂的尺寸，初步選用PL140X190AD-N系列的脹緊套。

從E4S-600MBC閉式機械壓力機現(xiàn)場的使用情況來看，更換脹緊套以后，壓力機運轉平穩(wěn)，各方面輸出的力矩和壓力都能滿足工作要求，而且工作時，壓機的振動也有一些減小，現(xiàn)場維修的工作強度和次數(shù)也下降了。

結束語

機械壓機主軸上采用脹緊套聯(lián)接方式替代花鍵聯(lián)接方式，不但可以降低安裝和拆卸的工作強度，而且可以進一步保護主軸不被過載損壞，同時，還減低了維修成本，增加了使用壽命，這里根據(jù)使用過程中的經驗，總結和介紹了機械壓力機的結構原理、技術特點，以及結合實例進行計算和實際應用，對于提高壓機主軸的使用壽命具有積極的意義。