推(tuī)力軸承式軸端鎖緊結構設計研究

2015-05-22

張文周
(濟鋼集團重工機械有限公司)

  摘 要:本文推薦(jiàn)了一種軸端鎖緊結構。運用推(tuī)力軸承的(de)殼體能夠(gòu)相互平行旋轉的原理,在傳動件與鎖(suǒ)緊螺母之間增加了一套推力軸承,當(dāng)傳動件鬆動時,推力軸承的旋轉可抵消傳動件(jiàn)與鎖緊螺母之(zhī)間的相(xiàng)對摩擦力和扭矩。
  機械結構(gòu)中常規的鎖緊(jǐn)方式有摩擦鎖緊、鉚衝鎖緊以及機械鎖緊等幾種,在中等載荷(hé)及平(píng)穩工況(kuàng)下具有良好的鎖緊性能;但在(zài)重載和頻繁正、反向旋轉的工況下,常規方式的鎖緊力量明顯不足,如在冶金和礦山重型設備中(zhōng),常(cháng)規鎖(suǒ)緊方式在線壽(shòu)命較短(duǎn),在(zài)很大程度上增加了設備維修成(chéng)本。
  1.重載下圓螺母鎖緊機構的失效機(jī)理分析
  對於通過單鍵、雙鍵或花鍵方式安裝在軸端的傳動件,軸的末端(duān)常采用止動墊圈與圓螺母組合鎖緊。當重載(zǎi)工況(kuàng)下頻繁正、反向傳遞扭矩時,軸和(hé)傳動件上(shàng)鍵槽的2個側麵均承受循環載荷的擠壓,其寬度不斷變大,與之配合的鍵寬則有縮小的趨勢,造成軸與傳(chuán)動件的配(pèi)合間隙快速擴大,換向過程的衝擊力(lì)進一步加大(dà)並形成惡性循環,傳動(dòng)件無法與軸同步旋轉,並沿著軸線方向及圓周方向發生竄動和旋轉,進而擠壓和摩擦較薄的止動墊圈,止動墊圈難(nán)以承受巨大摩擦和擠壓作用,很快被磨損掉或變(biàn)形(xíng)失效。
  2.推力軸承式軸(zhóu)端鎖(suǒ)緊的具體結構
  針對重載和頻繁正、反向旋轉的工況,提出在傳(chuán)動件和止動墊圈之(zhī)間增加一套推力軸承的新型鎖緊結構,借助推力軸承的2個平行外殼可以旋轉的功(gōng)能,用以抵消(xiāo)傳(chuán)動件鬆動後(hòu)對止動墊圈產生的巨大摩(mó)擦力,進而保護圓螺母不至(zhì)於轉動和脫落,增強鎖緊的可靠性具體結構如附圖所示。

推(tuī)力軸承式軸端鎖(suǒ)緊結構(gòu)原理示意圖
1.齒(chǐ)輪(傳動件(jiàn));2.推力軸(zhóu)承;3.擋圈;4.傳動軸;5.止動墊圈;6.圓螺母
  齒輪1為傳動件,與軸徑之間采用鍵聯接;在擋圈3的右側(cè)依次安裝止動墊圈(quān)5和圓螺母6。當傳動件(jiàn)發生鬆動時,必然對推力(lì)軸(zhóu)承的(de)左側外殼產生摩擦和擠壓,由於推力軸承的兩個外殼可以相互(hù)平行旋轉,因而右(yòu)側外殼(ké)則會保持不動,這就保護了擋圈3、止動墊圈5和圓螺母6,圓螺母始終處於良好的鎖緊狀態而不會旋(xuán)轉後退(tuì)。
  3.適用工況
  本(běn)鎖緊結構特別適用於重載和頻繁正、反向旋轉工況下的鎖緊要求。例如鋼企的軋機機架輥、轉向輥等重型設備,不僅(jǐn)要承受鋼坯的重載衝擊,且頻繁正、反向旋轉,常態下振動劇烈。前期使用常規止動墊圈和圓螺母鎖緊軸承和內花鍵(jiàn)齒輪,實際結果是止(zhǐ)動墊圈很快被擠碎,圓螺母脫落,軸端的大(dà)螺紋也因磨損變(biàn)成“光杆(gǎn)”,導致設(shè)備的在線使用(yòng)壽(shòu)命很短,有時僅能維持(chí)10天左右(yòu)的壽命。如想消除或(huò)減(jiǎn)輕對止動墊圈和圓螺母的劇烈摩擦(cā)力,始終保持止動墊圈和圓螺母(mǔ)不磨損、不變形(xíng)、不(bú)脫落,則(zé)上述結構為較理想的(de)結構形式。
  4.突出優點與應用(yòng)效果
  (1)該鎖緊(jǐn)結構主要適用於承受重載、衝擊、頻(pín)繁正、反向(xiàng)旋轉工況下對軸端的鎖緊,如軋鋼生產線上的機架輥和轉向輥、礦山設備(bèi)的(de)破碎機主軸等。
  (2)軋鋼生(shēng)產線上的機架輥采用本(běn)結構(gòu)後,在(zài)線壽(shòu)命(mìng)從原來的10天左右提高到2個月以上;石料破碎機主軸更(gèng)換周期由原來的3個月提高到1年。解剖這(zhè)些失效的傳動部位,發現均是鍵聯接處損壞(huài),而止動墊圈和圓螺母完好無損。(機工(gōng)機床世界(jiè))
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