一種安裝軸承座裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳 強(qiáng) 王 平 曹莎莎

（中國(guó)航發(fā)貴州黎陽航空動(dòng)力有限公司，貴陽 550014）

中央傳動(dòng)裝置是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的重要部件，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給滑油附件等系統(tǒng)，使這些系統(tǒng)正常工作。該裝置主要通過一對(duì)弧齒錐齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞，其中齒輪的兩端都由軸承支承。主動(dòng)齒輪端的軸承安裝在裝入殼體的軸承座上，軸承座上安裝有滑油噴嘴，通過殼體內(nèi)油路實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承的潤(rùn)滑。該中央傳動(dòng)裝置上的軸承座在結(jié)構(gòu)上為回轉(zhuǎn)體圓筒狀，中間空腔用于安裝軸承，外圓面與中央傳動(dòng)裝置殼體配合。軸承座與中央傳動(dòng)裝置殼體配合面通過兩層橡膠圈進(jìn)行密封，中間空腔為滑油通道，用于實(shí)現(xiàn)將滑油通過殼體上的油路進(jìn)入軸承座內(nèi)，最終通過軸承座上的噴嘴作用到軸承上。軸承座與殼體配合處需要考慮封嚴(yán)性，配合緊密度要求高，裝配和拆卸比較困難。因此，裝配時(shí)需要主要解決軸承和軸承座的拆卸和裝配問題。中央傳動(dòng)裝置的調(diào)試主要涉及噴嘴的滑油流量試驗(yàn)和齒輪的嚙合印痕的著色檢查。在調(diào)試過程中需要多次拆卸和壓裝軸承座，因此軸承座的裝配問題是影響中央傳動(dòng)裝置調(diào)試工作效率的主要因素之一。以往軸承座的拆卸和裝配是通過手工方式進(jìn)行的，工作效率較低。因?yàn)檩S承座上有兩層膠圈，壓裝和拆卸的阻力較大，若通過敲擊等方式進(jìn)行裝配容易損傷零件，所以手工壓裝的方式很難進(jìn)行。針對(duì)手工壓裝方式存在的問題，出現(xiàn)了采用專門的壓裝裝置進(jìn)行壓裝的工作方式。它通過螺桿旋轉(zhuǎn)生產(chǎn)的軸向運(yùn)動(dòng)作用在軸承座上實(shí)現(xiàn)軸承座的裝配和拆卸。這種方式在實(shí)現(xiàn)軸承座的拆卸和裝配時(shí)，需要兩套不同的裝置。軸承座拆卸后，需要將軸承座從拆卸的裝置上拆下，再安裝到壓裝的裝置進(jìn)行壓裝，操作煩瑣，裝配效率低。基于此，提出一種安裝軸承座裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，可以通過一套裝置實(shí)現(xiàn)軸承座的安裝和拆卸，同時(shí)在使用中可以實(shí)現(xiàn)兩種工作模式的快速切換。該方案既解決了以往手工安裝時(shí)工作效率較低和安裝質(zhì)量合格率較低的問題，又解決了以往設(shè)計(jì)方案中存在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜、操作過程煩瑣以及實(shí)際使用效率不高的問題，是一種設(shè)計(jì)新穎、實(shí)用性較高的設(shè)計(jì)方案。

1 總體方案

軸承座壓裝裝置總的實(shí)施方案是先通過螺桿的正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)使壓頭上下運(yùn)動(dòng)，再通過壓頭與軸承座連接實(shí)現(xiàn)在殼體安裝位置中的上下移動(dòng)，從而達(dá)到壓裝和拆卸軸承座的目的[1]。這種方案與以往的拆裝方式無很大區(qū)別，都是使用螺紋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，從而對(duì)軸承座施加壓力，以實(shí)現(xiàn)壓裝和拆卸軸承座，不同點(diǎn)是將軸承座連接的方式進(jìn)行了改進(jìn)。因?yàn)榘惭b時(shí)需要作用在軸承座外側(cè)施加壓力，拆卸時(shí)又需要連接到軸承座內(nèi)部施力才能將軸承座從殼體中拆除[2]，所以在本裝置中提出了三爪拔器的設(shè)計(jì)方案（在后文中詳細(xì)介紹）。三爪拔器可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)拔器裝置外形直徑的調(diào)節(jié)：當(dāng)三爪拔器的上3 個(gè)拔爪收起時(shí)，整個(gè)拔器的直徑要小于軸承座孔的直徑，整個(gè)拔器即可進(jìn)入到軸承座內(nèi)；當(dāng)三爪拔器的上3 個(gè)拔爪打開時(shí)，整個(gè)拔器的直徑要大于軸承座孔的直徑。整個(gè)拔器進(jìn)入軸承座內(nèi)后可以卡在軸承座內(nèi)，當(dāng)整個(gè)拔器運(yùn)動(dòng)時(shí)即可帶動(dòng)軸承座一起運(yùn)動(dòng)。

2 三爪拔器工作原理

壓頭與軸承座連接過程中，在壓裝時(shí)壓頭作用在軸承座上表面施加壓力，而在拆卸時(shí)需要壓頭進(jìn)入軸承座內(nèi)后卡在軸承座內(nèi)在壓頭上升過程中將軸承座帶出[3]。要實(shí)現(xiàn)兩種模式的快速切換，需要設(shè)計(jì)特殊的結(jié)構(gòu)。本文論述的拆裝軸承座裝置通過三爪拔器實(shí)現(xiàn)軸承座拆卸和壓裝的快速切換。三爪拔器主要由拔爪、轉(zhuǎn)銷、彈簧及撥桿組成，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。三爪拔器工作過程：將撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后可將設(shè)置的3 個(gè)拔爪頂出，再將撥桿轉(zhuǎn)到原來位置，3 個(gè)拔爪在彈簧的作用下可以收回，從而實(shí)現(xiàn)三爪拔器外徑的快速轉(zhuǎn)變。撥桿工作部位形狀為正三角形，3 個(gè)頂角處為圓弧面，當(dāng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)頂角處的圓弧面沿拔爪的曲面運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)3 個(gè)拔爪克服彈簧的阻力繞轉(zhuǎn)銷轉(zhuǎn)動(dòng)。將撥桿、拔爪的起始位置設(shè)置在距拔件器中心50 mm 的位置。拔爪工作面由4 段圓弧組成，起始位置為φ10 mm 的圓弧面與撥桿頂點(diǎn)圓弧相切位置，在30°～60°的范圍內(nèi)設(shè)置1 段與圓心在拔件器中心大小為R43.2 mm 的圓弧，通過兩段同心不同半徑的圓弧之間的落差實(shí)現(xiàn)拔爪的收放。兩個(gè)圓弧段之間以R15 mm 和 R10 mm 的圓弧轉(zhuǎn)接，目的是實(shí)現(xiàn)不同半徑的圓弧段之間的圓滑過渡[4-5]。

軸承座內(nèi)腔最小尺寸為φ126.5 mm，最大尺寸為φ158.5 mm。要實(shí)現(xiàn)三爪拔器可以進(jìn)入軸承座內(nèi)，然后打開拔爪卡在軸承座內(nèi)，拔爪的活動(dòng)范圍應(yīng)在φ126.5 ～158.5 mm。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮設(shè)置為當(dāng)撥桿轉(zhuǎn)過30°時(shí)，拔爪外緣直徑可達(dá)φ150 mm。拔爪未打開時(shí)三爪拔器外徑φ126.5 mm。通過上述工作原理實(shí)現(xiàn)三爪拔器的外徑在φ126.5 ～150.0 mm 的快速切換。通過計(jì)算拔爪R43.2 mm 圓弧中心點(diǎn)的位移量約為13.93 mm，再根據(jù)位移量作圖計(jì)算拔爪外圓直徑可達(dá)到φ150 mm。它的工作原理與凸輪機(jī)構(gòu)相似，通過主動(dòng)件撥桿旋轉(zhuǎn)兩者的接觸點(diǎn)沿從動(dòng)件拔爪上曲面運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)拔爪的開合運(yùn)動(dòng)。通過計(jì)算確定拔爪曲面輪廓的形狀，可以得到拔爪按照設(shè)定的軌跡移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以通過比較簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)按預(yù)定規(guī)律的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。三爪拔器上還設(shè)置了鎖止結(jié)構(gòu)，主要由彈簧、球頭和螺母組成，結(jié)構(gòu)如圖2 所示，作用是在轉(zhuǎn)到拔器時(shí)限制其轉(zhuǎn)動(dòng)的位置。結(jié)構(gòu)為在三爪拔器的蓋子上設(shè)置了兩個(gè)夾角為30°的孔，當(dāng)撥桿運(yùn)動(dòng)到孔的位置時(shí)，撥桿上的球頭在彈簧的作用下進(jìn)入孔內(nèi)起到鎖止的作用。

3 整體工作方案設(shè)計(jì)

該拆裝軸承座的裝置主要由攪棒、螺桿、蓋板、底座、壓板及三爪拔料器組成，結(jié)構(gòu)如圖3 所示。工作過程：壓裝軸承座，將殼體放置在底座上，通過壓板壓緊固定，將三爪拔器打開，轉(zhuǎn)動(dòng)攪棒使三爪拔料器向下移動(dòng)，作用到軸承座上表面，將軸承座壓入殼體。三爪拔器打開是通過轉(zhuǎn)動(dòng)拔器上的撥桿將拔器上3 個(gè)拔爪打開。由于3 個(gè)拔爪打開后直徑大于軸承座上孔的直徑，拔爪整體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以卡在軸承座上帶動(dòng)軸承座向下移動(dòng)，最終完成將軸承座壓入殼體的工作。拆卸軸承座時(shí)，先收起三爪拔料器，轉(zhuǎn)動(dòng)攪棒使三爪拔料器向下移動(dòng)進(jìn)入軸承座內(nèi)，再打開三爪拔料器，然后反向轉(zhuǎn)動(dòng)攪棒使三爪拔料器向上移動(dòng)帶動(dòng)軸承座向外移動(dòng)，完成軸承座的拆卸。通過反向轉(zhuǎn)動(dòng)拔器上的撥桿將拔器上的3 個(gè)拔爪收起。3 個(gè)拔爪收起后直徑小于軸承座上孔的直徑，就可以進(jìn)入到軸承座內(nèi)。拔器進(jìn)入到軸承座內(nèi)后，轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿打開拔器上的3 個(gè)拔爪將拔器卡在軸承座內(nèi)。當(dāng)拔器整體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)就可以帶動(dòng)軸承座一起運(yùn)動(dòng)，完成將軸承座從殼體上拆卸的工作。

蓋板設(shè)計(jì)成活動(dòng)式，可以連同螺桿和三爪拔料器等部件一起打開，方便工件的裝卸。蓋板一端通過轉(zhuǎn)銷去底座支架連接，可以實(shí)現(xiàn)蓋板繞轉(zhuǎn)銷整體轉(zhuǎn)動(dòng)。蓋板另一端開有槽，可以將鎖緊螺栓翻轉(zhuǎn)進(jìn)入槽內(nèi)，通過蝶形螺母鎖緊。三爪拔料器工作時(shí)需要轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿將拔器上3 個(gè)拔爪打開，而螺桿也需要轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)三爪拔料器的上下運(yùn)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)三爪拔料器上撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)與螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)之間相互不干涉，三爪拔料器與螺桿之間不能剛性連接。因此，該裝置上三爪拔料與螺桿之間通過外套螺母實(shí)現(xiàn)連接，目的是實(shí)現(xiàn)螺桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)可以帶動(dòng)三爪拔料一起運(yùn)動(dòng)，同時(shí)它們相互之間可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)互不干涉。由于殼體外形結(jié)構(gòu)的限制殼體外形不規(guī)則，無法實(shí)現(xiàn)使用殼體下部進(jìn)行可靠的支承，而安裝和拆卸阻力較大需要零件有可靠支撐。因此，在底座上設(shè)置了一個(gè)凸臺(tái)，利用殼體內(nèi)部的兩處安裝平面進(jìn)行支承，再通過環(huán)形壓板作用在殼體外圈安裝邊上來實(shí)現(xiàn)殼體的安放和固定。環(huán)形壓板通過開口的槽與螺桿和壓緊螺母連接。拆卸壓板時(shí)只需要松開螺母，將壓板抽出就可以快速實(shí)現(xiàn)零件拆卸。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)的運(yùn)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中央傳動(dòng)裝置拆裝軸承座的裝置結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)軸承座拆裝的全部工作，且可以在工件一次安裝固定后不再拆卸就可以快速實(shí)現(xiàn)拆裝之間的轉(zhuǎn)換，從而完成軸承座拆裝的工作要求。實(shí)際運(yùn)用中，設(shè)計(jì)的裝置操作方便，大大提高了工件裝配的效率，為同類零件的裝配和拆卸的工裝設(shè)計(jì)提出了一種思路。