卷揚減速機卷筒止口同軸度檢測裝置設計

張二莉

（江蘇徐州科源液壓有限公司，江蘇 徐州221000）

0 引言

卷揚減速機多用于液壓起重機、履帶起重機、鐵路起重機、艦船起重機、碼頭和集裝箱起重機的起升機構上。卷揚減速機是由馬達驅動，靜態(tài)停車制動器制動，以達到驅動卷筒的轉動和制動的目的。其主要由行星齒輪傳動部分、卷筒、靜態(tài)停車制動器、齒圈組成。卷筒作為其中的主要部件，承載制動內芯（內芯包括齒輪傳動部分、靜態(tài)停車制動器和齒圈）和馬達聯(lián)接部分，所以卷筒設計需要兩個止口的同軸度在一定范圍之內，如果相差太多，會導致跳動太大，影響產品連接處的轉矩增大，影響卷揚減速機的使用壽命，同時也影響主機的使用壽命。而且該產品也會隨同主機產品出口，檢測更加嚴格，所以單個零部件的能否達到技術要求會直接影響產品的使用壽命及對應主機的使用效果，所以要控制好卷筒的止口處的同軸度，同軸度的測量顯得尤為重要。

通常的測量方法是會選擇三坐標法，但是對于大型大批量的產品，三坐標只能用于小批量的抽檢1～2件，因為卷筒為鑄件，不方便用三坐標進行檢測，達不到檢測技術要求，也沒辦法進行測量，單個測量工具無法達到相同的測量基準，滿足不了生產的需要，且效率低。超大距離空隙的同軸度精密檢測[1]一直是生產中的難題。目前可供選擇的孔同軸度測量方法，都只適應于小型零部件或者是孔的距離較近和對測量精度要求不高的場合。而對大型零部件超大孔距離孔系則尚未有成熟的測量方案。所以設計一個方便檢測且效率高的檢測裝置具有重要意義。

1 裝置結構設計

卷筒同軸度檢測裝置包括下圈、上圈、定位底座、軸承架、鋼珠、深溝球軸承、軸用擋圈、內六角螺釘，如圖1所示。

圖1 檢測卷筒同軸度裝置結構示意圖

該裝置中的軸承架上裝有深溝球軸承，使用軸用擋圈將軸承固定在軸承架上，深溝球軸承相對于產品的止口采用間隙配合，能夠達到軸承與止口面的線接觸即可。此時，軸承架的高度與卷筒上的止口高度相配合，達到軸承在止口寬度的中間位置相互匹配。即軸承架在定位底座上的位置必須根據產品的止口大小設置，軸承架的一頭設計成螺紋狀態(tài)，使軸承架和定位底座采用螺紋連接。這樣可方便安裝和拆卸，同時也能達到該檢測裝置的通用性。即只需要將定位底座的螺釘孔設計在不同的位置，把定位底座設計成階梯軸的形狀，因為不同的定位底座可以與不同的卷筒相互配合，就能檢測多種規(guī)格的卷筒，這樣上圈和下圈不用更換，只需要更換定位底座，能達到工裝的通用性和互換性。

2 卷筒同軸度檢測裝置工作原理

對于卷筒的設計，在滿足結構性能的前提下，盡可能地參照圖2所示進行標準化設計，對于特殊情況的，需在滿足裝配和使用要求的前提下進行優(yōu)化設計。同軸度是表示兩個軸線保持在同一直線的狀況，即為通常所說的共軸狀況。同軸度公差是被測實際軸線相對于基準軸線所允許的最大變動量，所謂同軸度是用同軸度公差來表示的。

圖2 卷筒止口位置度的要求[3]

卷筒端面大小止口的同軸度公差是指t2（相對于基準A的變化量），即為該小止口相對于大止口的基準軸線在不在同一軸線上，不在同一軸線上，其偏差為多少。其偏差要符合GB/T 1184[2]的要求，具體的要求如下：

卷筒上的形位公差，卷筒上端面圓跳動t1，徑向同軸度φt2作如下要求（如圖2），不得大于GB/T 1184中的下列值：1）t1不低于8級（取8級）；2）φt2不低于8級（取8級）。

該卷筒同軸度檢測裝置為了方便測量卷筒兩端止口的同軸度，上圈與下圈通過鋼球接觸，下圈固定在工作臺上，通過鋼球的點接觸旋轉上圈，帶動卷筒旋轉，此時軸承架上的深溝球軸承跟著上圈旋轉，進而通過磁鐵吸附在軸承架上（軸承架上使用銑床銑出兩個平面，方便跳動儀能通過磁鐵吸附在軸承架上）的跳動儀也跟著相對旋轉。卷筒旋轉的同時就能檢測出跳動量。通過兩個端面的跳動量之差，就能檢測出其同軸度是否在要求范圍之內。

3 卷筒檢測裝置設計

以一種卷筒[4]為例，其尺寸如圖3所示，止口尺寸分別為φ320H7和φ348H7的兩個位置。卷筒的定位止口為φ360的位置，該止口與定位底座通過間隙松配合。

圖3 卷筒止口尺寸圖

1）下圈設計成φ1000 mm×30 mm（厚度），下圈包含84個槽，裝配84個鋼珠。

2）上圈設計成φ1020 mm×20 mm。

4）軸承架設計成兩種高度70～95 mm和500～520 mm。因為有上下大小止口，上下大小止口的寬度為25 mm，分別能達到圖3中98 mm和525 mm的止口中間位置，軸承與上下大小止口構成12 mm（選擇的軸承厚度尺寸）線接觸。同時，軸頭安裝軸承的位置軸徑為φ25 mm，軸用擋圈的槽深，根據軸徑設計。其余可以根據產品要求，在不干涉的情況下自由設計。軸承架使用45鋼，熱處理調質硬度為260～280 HB。

5）軸承采用深溝球軸承6005-2RS[5]。深溝球軸承適用于高轉速甚至極高轉速的運行，而且非常耐用，無需經常維護。該類軸承摩擦因數小、極限轉速高，尺寸范圍與形式變化多樣，在機械行業(yè)上用途比較廣泛。該檢測裝置主要受到徑向負載，軸向載荷較小，所以選擇一定尺寸的深溝球軸承。

6）根據軸承架的軸徑選擇軸用擋圈[6]25-GB 894-2017。卷揚減速機卷筒同軸度檢測裝置，通過內六角螺釘將上圈、下圈和鋼珠三者結合在一起，同時把軸承用軸用擋圈裝在軸承架上，再將軸承架的螺柱部分旋入定位底座上的通孔內，通過螺紋連接，把定位底座和下圈固定在一起。定位底座通過孔之間的間隙配合實現整個工裝的組裝，各個零部件的具體位置如圖1所示。

4 卷揚減速機卷筒同軸度檢測裝置的使用

卷揚減速機卷筒同軸度檢測裝置在使用時，通過軸承架上銑掉的平面，將跳動儀（跳動儀是靠磁鐵吸附在軸承架的銑平面上）吸附在該銑平面上，跳動儀的探頭指針指到止口內孔圓面上，通過旋轉上圈（上圈與下圈通過84個鋼珠滾動，鋼珠在各自的位置孔內可以自由轉動，上圈又與定位底座進行配合，使用內六角螺釘把定位底座和下圈固定，這樣上圈不會旋轉脫出軌道），軸承架上的軸承與止口面相互結合，跳動儀（其指針臂可以伸縮，指針能伸到止口上的任何位置）隨著上圈的旋轉而相對旋轉，就能測出該止口位置的跳動量（通過儀表讀出跳動量），止口可以進行多點測量，求取平均值。然后使用另外一根軸承架，按照上述方法測出卷筒另外一端止口的跳動量，這樣根據兩個止口的平均值就能計算出兩者的跳動量相差多少，進而就能測出兩止口的同軸度是否在設計的范圍之內。測量示意圖如圖4所示。卷揚減速機卷筒同軸度檢測裝置的有益效果是：

圖4 卷筒裝在檢測同軸度裝置上的示意圖

1）卷揚減速機卷筒同軸度檢測裝置裝夾完畢后，不需要二次裝夾，只需要更換產品零部件卷筒即可，把卷筒吊裝在該工裝上，就能測量出卷筒兩端的止口的同軸度，解決了卷筒同軸度不方便測量的問題。

2）在實際使用過程中可以大大提高生產效率，不需要到實驗室用三坐標進行測量（三坐標的測量按照每次加工第1～2件產品進行抽檢，檢測的覆蓋面很低，只能保證抽檢的樣件的質量），使用該裝置能做到止口同軸度的100%檢測，保證工件的加工質量，提高產品的品質和產品在客戶心中的形象。

3）卷揚減速機卷筒的產品種類很多，我們可以分類制作定位底座，對于相近的尺寸，可以根據卷筒定位止口的尺寸設計成階梯軸的形式，就能檢測出很多系列的卷筒，這樣就能達到覆蓋100%卷筒產品。

4）能夠實現卷揚減速機卷筒同軸度的檢測，就能更好地控制該公差，否則就不能夠得到好的產品。產品質量達到技術要求，卷揚減速機的運行就能平穩(wěn)可靠，不會出現扭斷連接軸等的問題。

5 結語

本文提出了卷揚減速機卷筒止口同軸度的檢測方法，并設計了相應的檢測裝置,解決了卷筒止口同軸度不方便檢測的問題，同時提高了檢測效率及產品的加工質量，從而保證了整個主機在使用過程中的使用效率和使用穩(wěn)定性。