轉(zhuǎn)鼓式飛剪傳動(dòng)同步齒輪的安裝

摘要：本文介紹了轉(zhuǎn)鼓式飛剪傳動(dòng)同步齒輪在熱裝過(guò)程中，有關(guān)大過(guò)盈量的理論分析計(jì)算并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)安裝出現(xiàn)各種問題的預(yù)防以及注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，分析這種大過(guò)盈裝配的方法和要點(diǎn)

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)鼓式飛剪;同步齒輪;過(guò)盈量;轉(zhuǎn)動(dòng)角度;NEVER?CORR涂層

概述

我公司承接制造寶的鋼特殊鋼分公司的轉(zhuǎn)鼓式飛剪（見圖1），是德國(guó)著名SMS公司設(shè)計(jì)的，最大剪切鋼板35.5x13001300，最大剪切力為1015噸，該飛剪具有液壓快速更換剪刃、同步斜齒輪傳動(dòng)、軸向移動(dòng)轉(zhuǎn)鼓刀軸調(diào)整補(bǔ)償剪刃磨損、工藝流程全部計(jì)算機(jī)控制等先進(jìn)功能，具有當(dāng)代世界先進(jìn)水平的新一代產(chǎn)品，它的工作原理如圖1所示，主要靠?jī)蓚€(gè)轉(zhuǎn)鼓刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)來(lái)剪切鋼板的，電機(jī)通過(guò)減速機(jī)傳動(dòng)下轉(zhuǎn)鼓刀軸，下轉(zhuǎn)鼓通過(guò)同步齒輪帶動(dòng)上轉(zhuǎn)鼓刀軸，上、下轉(zhuǎn)鼓刀軸每轉(zhuǎn)一周剪刃重合剪切一次，從而完成剪切運(yùn)動(dòng)。上、下轉(zhuǎn)鼓軸在傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)均設(shè)有同步斜齒輪，這樣可以避免在剪切過(guò)程中因轉(zhuǎn)鼓軸的扭轉(zhuǎn)彈性變形而引起剪切間隙在軸線方向的變化，性能更穩(wěn)定，提高了剪切質(zhì)量。

圖?1?飛剪布局圖

該飛剪設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊湊、裝配精度要求高，尤其是作為以傳遞載荷為主上、下轉(zhuǎn)鼓刀軸與同步斜齒輪的安裝（圖2?同步齒輪布置）是轉(zhuǎn)鼓式飛剪裝配要點(diǎn)，同步齒輪的安裝采用的是熱脹法裝配，順序是先安裝下轉(zhuǎn)鼓刀軸兩側(cè)的同步齒輪，再安裝上轉(zhuǎn)鼓刀軸操作側(cè)的同步齒輪，最后也是最重要的熱裝上傳動(dòng)側(cè)同步齒輪。

因?yàn)椋@四個(gè)同步齒輪體積很大，操作側(cè)的上、下同步齒輪各有3噸，傳動(dòng)側(cè)的下齒輪有5噸，上同步齒輪有7噸，上、下轉(zhuǎn)鼓刀軸個(gè)有24噸，同步齒輪和轉(zhuǎn)鼓刀軸安裝的配合過(guò)盈量很大，且同步齒輪是斜齒輪，安裝時(shí)候需要旋轉(zhuǎn)推入，安裝稍有不慎或安裝不到位，再次拆卸不當(dāng)會(huì)造成零件的報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失，所以在安裝之前要充分考慮齒輪和軸的過(guò)盈量、計(jì)算預(yù)熱溫度以及必要的工裝設(shè)計(jì)以及詳細(xì)安裝步驟的籌劃，保證一次安裝到位。

圖2?同步齒輪布置

本文將詳細(xì)介紹該轉(zhuǎn)鼓式飛剪大過(guò)盈量同步斜齒輪熱裝的方法，以及安裝過(guò)程中需注意的幾個(gè)問題。

1.安裝前的準(zhǔn)備工作

1.1熱脹法裝入條件理論分析

1.1.1同步斜齒輪裝配過(guò)程中過(guò)盈量測(cè)量和加熱溫度確定

兩對(duì)同步齒輪的外觀形狀及尺寸見圖3。

圖?3

轉(zhuǎn)鼓刀軸直徑φ709.43h6和同步齒輪孔直徑φ709H7，理論過(guò)盈量0.43，實(shí)際測(cè)量過(guò)盈量如下表：

同步齒輪

齒輪孔

轉(zhuǎn)鼓刀軸

理論過(guò)盈量

實(shí)測(cè)過(guò)盈量

操作側(cè)下同步齒輪

φ709H7

φ709.43h6

0.38-0.56

0.4

操作側(cè)上同步齒輪

φ709H7

φ709.43h6

0.38-0.56

0.39

驅(qū)動(dòng)側(cè)下同步齒輪

φ709H7

φ709.43h6

0.38-0.56

0.4

驅(qū)動(dòng)側(cè)上同步齒輪

φ709H7

φ709.43h6

0.38-0.56

0.41

因驅(qū)動(dòng)側(cè)上同步齒輪較大，較重約7噸，實(shí)測(cè)過(guò)盈量為0.41也是最大，故熱裝時(shí)計(jì)算也以驅(qū)動(dòng)側(cè)上同步齒輪為準(zhǔn)，孔與軸在裝配時(shí)間隙△為：

△=（0.09%-0.14%）df=0.638-0.993;

根據(jù)熱裝公式計(jì)算同步齒輪裝配時(shí)需加熱溫度t2

t2=（+△）/（αa*df）+t=183℃??（I式）

式中：

過(guò)盈量δmax=0.41

裝配間隙選取△=0.8，（考慮上下齒嚙合最大間隙0.1，調(diào)整上、下同步齒輪嚙合的偏心套最大偏心量0.8，故熱裝時(shí)間隙不能大于0.9）

裝配環(huán)境溫度t=26°

鍛鋼線膨脹系數(shù)αa=0.000011

直徑df=709

經(jīng)計(jì)算，加熱溫度至183°C，則齒輪內(nèi)孔漲開0.90mm，熱裝時(shí)同步齒輪和轉(zhuǎn)鼓刀軸的間隙為0.49mm。

1.1.2影響上同步齒輪裝入因素

考慮到加熱齒輪溫度過(guò)高會(huì)影響齒輪的硬度，也會(huì)導(dǎo)致齒輪外徑膨脹，可能造成上、下同步齒輪出現(xiàn)膨死現(xiàn)象。

利用上面I式理論反推加熱時(shí)同步齒輪分度圓熱脹△1

△1=（t2-t）*αa*df′=（183-26）*0.000011*1260/cos10°=2.21

分度圓直徑df′=1260/cos10°

即上同步齒輪在加熱時(shí)在分度圓上單邊膨脹：

△3=△1/2=2.21/2=1.105

查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：齒輪為標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，齒輪的最小側(cè)隙為中等側(cè)隙jn=0.5，由圖3關(guān)系可知，

h=0.5/sinβ=1.46;β=10°

如果考慮裝配好后調(diào)整上、下同步齒輪嚙合的偏心套最大偏心量0.8，則上同步齒輪理論上可以線性單邊膨脹H=0.8+h=2.26，因?yàn)椤?=1.105

圖4

183℃時(shí)，上、下同步齒輪是不會(huì)脹死。

1.1.3對(duì)齒輪材料17CrNiMo滲碳淬火后的最高允許回火溫度的試驗(yàn)

圖5?實(shí)驗(yàn)得材料17CrNiMo滲碳淬火后的回火與硬度變化曲線表

結(jié)論：?此材料滲碳淬火后，加熱到180°C時(shí)候齒頂和齒面的硬度變化不大。

1.1.4上同步齒輪裝入時(shí)，配合的下同步齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度的確定

當(dāng)上同步齒輪軸向?qū)朕D(zhuǎn)鼓刀軸時(shí)，因是上、下同步齒輪都是斜齒輪，故上同步齒輪要進(jìn)入很小的位移量，上、下兩齒輪嚙合間隙馬上就由大到小，直至為零;這時(shí)就需要轉(zhuǎn)動(dòng)下轉(zhuǎn)鼓刀軸，使兩刀軸產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償間隙后，齒輪才能繼續(xù)導(dǎo)入，直到安裝到位，這就是有別于下刀軸齒輪安裝的地方，也是整個(gè)同步齒輪安裝的難點(diǎn)。

計(jì)算下轉(zhuǎn)鼓刀軸在安裝上同步齒輪需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，傳動(dòng)側(cè)上、下同步齒輪嚙合寬度725mm，為兩對(duì)同步齒輪中最大捏合長(zhǎng)度，斜齒螺旋角為10°，分度圓直徑為1260mm，計(jì)算如下：

弧長(zhǎng)L=725*tgβ=725*tg10=127.837;

轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ=L/（1260/2COSβ）*180°/π??=11.45°。

故下轉(zhuǎn)鼓刀軸需要轉(zhuǎn)動(dòng)11.45°，傳動(dòng)側(cè)上同步齒輪才能安裝到位。

1.1.5上同步齒輪安裝推入的工裝的考慮

熱裝前要考慮到安裝斜齒輪安推入的難點(diǎn)問題，特別是最后安裝傳動(dòng)側(cè)上同步齒輪的時(shí)候，該零件有7噸重，考慮到上、下同步主斜齒輪的安裝間隙以及預(yù)熱溫度，一旦安裝時(shí)間太長(zhǎng)，溫度下降就會(huì)在安裝未結(jié)束時(shí)候因溫度下降間隙變小到無(wú)而抱死在轉(zhuǎn)鼓刀軸上，造成安裝失敗，我們?cè)O(shè)計(jì)了齒輪端面的推入工裝，并在下轉(zhuǎn)鼓刀軸后端安裝一個(gè)攪桿，轉(zhuǎn)動(dòng)刀軸，這樣可輕松將齒輪快速壓入，直至預(yù)定的位置上。

1.1.6安裝過(guò)程中的預(yù)防工作

安裝同步齒輪成功與否的關(guān)鍵在于齒輪與刀軸能否形成理想的溫差;為了保證安裝順利，我們還準(zhǔn)備了在同步齒輪面上涂NEVER?CORR涂層保護(hù)層，預(yù)備了焊槍加熱齒面，NEVER?CORR涂層的作用是能有效的保護(hù)加熱齒輪時(shí)候可以防止齒溫度過(guò)高而改變齒面的機(jī)械性能，一旦安裝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可以用焊槍加熱齒面以延長(zhǎng)安裝時(shí)間，防止齒輪和轉(zhuǎn)鼓刀軸溫差過(guò)小而產(chǎn)生抱死現(xiàn)象。

2.安裝過(guò)程

首先對(duì)齒輪180℃預(yù)熱，齒輪加熱前先將工裝壓板固定在齒輪上，預(yù)熱11個(gè)小時(shí)后，出爐后，室溫26℃，齒輪表面涂NEVER?CORR涂層保護(hù)，先安裝兩個(gè)下同步齒輪，再安裝兩個(gè)上同步齒輪，上同步齒輪通過(guò)端面的壓入工裝，將齒輪壓入上轉(zhuǎn)鼓刀軸;操作側(cè)由兩人完成刀軸旋轉(zhuǎn)的微調(diào)，用攪桿轉(zhuǎn)動(dòng)便可輕松將齒輪快速壓入，直至設(shè)計(jì)的安裝位置，整個(gè)過(guò)程，各組分工明確，配合諧調(diào)，順利地完成了同步齒輪的安裝。

3.結(jié)論

在安裝較大尺寸的斜齒輪副時(shí)，如果其齒輪內(nèi)孔與主軸有較大過(guò)盈配合時(shí)，熱裝前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作一定要做得充分，困難要估計(jì)得足。本文詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)鼓式飛剪傳動(dòng)同步齒輪在安裝過(guò)程中各種問題以及注意事項(xiàng)，供有關(guān)技術(shù)人員參考。

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作者簡(jiǎn)介：敬海尚，（1967-），男，大學(xué)本科文憑，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事冶金成臺(tái)設(shè)備的設(shè)計(jì)及制造等工作。