CN104057244B - 一种锥面过盈配合的装配方法 - Google Patents
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Abstract
一种锥面过盈配合的装配方法，将被包容件的锥形端部插入到包容件的锥孔中，使其形成过盈配合，将被包容件的锥形端部装入到包容件的锥孔中，测量被包容件底面与锥孔底面之间的竖直距离H；取出被包容件，将包容件的底部置于一个支撑梁的工作面上，在支撑梁的工作面上设置用于支撑被包容件的调整块，调节调整块上端面距离支撑梁工作面的竖直高度h=H-P；冷冻被包容件和加热包容件，装配后，当包容件和被包容件达到相同温度时，拆除支撑梁，完成过盈装配。本发明的装配方法是通过改变被包容件和包容件之间的温度差，使包容件和被包容件之间产生所需要的装配间隙，并通过支撑梁定位来实现被包容件和包容件的锥面过盈配合装配。
Description
技术领域
本发明涉及一种过盈装配方法，具体的说是一种锥面过盈配合的装配方法。
背景技术
随着机械制造技术的快速发展，利用锥面过盈配合产生的摩擦力来传递扭矩和轴向力的产品越来越多。而为了得到更大的传动扭矩，就需要有较大的过盈量。且随着工业的发展，机械装备朝着大型化方向发展，机械装备零部件的基本尺寸越来越大，过盈连接的过盈量随着基本尺寸的增加而增大。
过盈装配工艺包括压装、热装和冷装。其中，（1）、压装技术是包容件和被包容件处于一个受力的过程中，零件受到的阻力越大则变形的可能性越大，而且需要水压机、油压机和高压泵等设备，对于大型零件的过盈配合组装，所需的相应设备投资较大，且易受场地的限制。（2）、热装是通过加热介质如油和空气等使包容件尺寸增大，与被包容件之间产生配合间隙，待恢复正常温度时即可抱紧被包容件，从而实现顺利装配。受较大过盈量的影响，单纯采用热装装配工艺技术，由于金属的热膨胀系数较小，即使升温至200℃左右，孔径尺寸的膨胀也很有限，若间隙考虑过小，套和轴尚未装配到位的情况下，套的孔径产生收缩，易出现抱死现象而进退两难。包容件的加热温度会很高，可能会造成包容件的热应力变形，同时还会影响到包容件其它精加工表面的质量精度。（3）、而单纯采用冷装装配工艺技术，被包容件的冷却温度要求会很低，零件内外部存在的缺陷，特别是存在裂纹、带棱角气孔等，将会在冷却过程时产生扩展导致隐患或是直接导致零件开裂失效；当被包容件的冷却温度低于材料的脆性转变温度时，在装配过程中被包容件出现应力，应力严重时将有可能导致零件断裂。而且目前的冷却设备难以到达冷装时所需要的冷却温度。对于如破碎机主轴和机架的连接形式为锥面过盈配合，采用仅加热包容件机架的热装或仅冷却被包容件主轴的冷装装配技术，都不能满足装配时所需要的装配间隙要求。
发明内容
本发明的目的是满足锥面过盈配合时的装配间隙要求，提供一种冷装和热装相结合的锥面过盈配合的装配方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为，一种锥面过盈配合的装配方法，将被包容件的锥形端部插入到包容件的锥孔中，使其形成过盈配合，包括以下步骤：
步骤一、将被包容件的锥形端部装入到包容件的锥孔中，当锥形端部外周面与锥孔内周面的接触率不小于80%时，取深度千分尺测量被包容件底面与锥孔底面之间的竖直距离H；
步骤二、取出被包容件，将包容件的底部置于一个支撑梁的工作面上，在支撑梁的工作面上设置用于支撑被包容件的调整块，并调节调整块上端面距离支撑梁工作面的竖直高度h=H-P，其中P为过盈装配时被包容件与包容件沿锥孔轴向相对运动的目标移动量；
步骤三、将步骤二取出的被包容件置于冷冻箱中，用干冰填塞覆盖，干冰蒸发后，再将被包容件的锥形端部置于装有液态氮的冷冻箱中进行冷冻，冷冻箱中的冷冻温度，其中，△1表示被包容件和包容件装配时的目标过盈量，单位为mm；d1表示被包容件锥形端部大直径端的公称直径，单位为mm； 1表示被包容件材料的线膨胀系数，单位为1/℃；冷冻时间t=kδ+6，其中，k表示被包容件的冷却综合系数，单位为min/mm；δ表示被包容件的锥形端部的最大壁厚，单位为mm；由于干冰的最低冷却温度为-70℃，可作为被包容件冷冻时的缓冲过程；
步骤四、在加热容器中对包容件进行加热，加热容器的加热温度，其中，△1表示被包容件和包容件装配时的目标过盈量，单位为mm；d2表示包容件锥孔大直径端的公称直径，单位为mm；△d2表示包容件锥孔大直径端内径的热胀值，△d2=0.7~0.72mm； 2表示包容件材料的线膨胀系数，单位为1/℃；t0表示环境温度，单位为℃；加热4~5h后，将步骤三冷冻后的被包容件的锥形端部装入到包容件的锥孔中，使锥形端部的端面支撑在调整块上端面上，当包容件和被包容件达到相同温度时，拆除支撑梁，完成过盈装配。
所述的支撑梁上设有垂直穿透其工作面的螺栓，调整块通过所述的螺栓固定在支撑梁上，且调整块的底部与支撑梁的工作面之间设有垫片。
有益效果：本发明的装配方法是通过改变被包容件和包容件之间的温度差，使包容件和被包容件之间产生所需要的装配间隙，并通过支撑梁定位来实现被包容件和包容件的锥面过盈配合装配。本发明采用将冷却的被包容件装入加热的包容件中，使包容件锥孔大直径端内径的热胀值为0.7~0.72mm，保证被包容件和包容件二者有足够的装配间隙，避免被包容件和包容件装配时的接触面被拉伤或被削去过盈层，保证二者的定位可靠；避免单纯采用热装易出现抱死现象和包容件的热应力变形，还能够避免单纯采用冷装时导致被包容件开裂失效等缺陷。
附图说明
图1为本发明中步骤一的装配图；
图2为本发明中步骤一装配后的示意图；
图3为本发明中被包容件和包容件的装配端局部放大视图。
附图标记：1、被包容件，2、包容件，3、支撑梁，301、调整块，302、垫片。
具体实施方式
一种锥面过盈配合的装配方法，将被包容件的锥形端部插入到包容件的锥孔中，使其形成过盈配合，包括以下步骤：步骤一、将被包容件的锥形端部装入到包容件的锥孔中，然后转动被包容件，利用自身重力装配到包容件锥孔中，当被包容件的锥形端部外周面与包容件的锥孔内周面的接触率不小于80%时，取深度千分尺测量被包容件底面与锥孔底面之间的竖直距离H；
步骤二、取出被包容件，将包容件的底部置于一个支撑梁的工作面上，在支撑梁的工作面上设置用于支撑被包容件的调整块，并调节调整块上端面距离支撑梁工作面的竖直高度h=H-P，其中P为过盈装配时被包容件与包容件沿锥孔轴向相对运动的目标移动量；
步骤三、将步骤二取出的被包容件置于冷冻箱中，用干冰填塞覆盖，干冰蒸发后，再将被包容件的锥形端部置于装有液态氮的冷冻箱中进行冷冻，冷冻箱中的冷冻温度，其中，△1表示被包容件和包容件装配时的目标过盈量，单位为mm；d1表示被包容件锥形端部大直径端的公称直径，单位为mm； 1表示被包容件材料的线膨胀系数，单位为1/℃；冷冻时间t=kδ+6，其中，k表示被包容件的冷却综合系数，单位为min/mm；δ表示被包容件的锥形端部的最大壁厚，单位为mm；
步骤四、在加热容器中对包容件进行加热，加热容器的加热温度，其中，△1表示被包容件和包容件装配时的目标过盈量，单位为mm；d2表示包容件锥孔大直径端的公称直径，单位为mm；△d2表示包容件锥孔大直径端内径的热胀值，△d2=0.7~0.72mm； 2表示包容件材料的线膨胀系数，单位为1/℃；t0表示环境温度，单位为℃；加热4~5h后，将步骤三冷冻后的被包容件的锥形端部装入到包容件的锥孔中，使锥形端部的端面支撑在调整块上端面上，当包容件和被包容件达到相同温度时，拆除支撑梁，完成过盈装配。
所述的支撑梁上设有垂直穿透其工作面的螺栓，调整块通过所述的螺栓固定在支撑梁上，且调整块的底部与支撑梁的工作面之间设有垫片。
本发明的一种锥面过盈配合的装配方法，是在本申请用于破碎机主轴和机架的过盈配合的基础上的装配方法，所述的包容件和被包容件还可以涵盖到机械领域的诸多具有轴毂锥面过盈配合连接的两个机械零件的装配，如机架和主轴，齿轮和齿轮轴等。
以破碎机的主轴与机架为例，对本发明的锥面过盈装配方法进行具体说明。如图1所示，根据设计要求，主轴需通过过盈配合固定在机架上，主轴与机架为锥孔配合，主轴大端尺寸d1，图纸要求内孔过盈量△1，图纸要求主轴装配的目标移动量P。主轴与机架的过盈较大，为此应保证机架的加热温度不宜过高，采用利用电热毯局部加热包容件机架，并用液氮冷却被包容件主轴的方法，将主轴可靠地装入机架的锥孔内。
具体的锥面过盈装配方法包括以下步骤：
一、主轴与机架的预装步骤：
（1）安装主轴：完全清理机架锥孔和主轴的配合锥面，清除锥面存在的毛刺和杂质，然后将主轴吊入机架的锥孔内，为了使二者受力均匀、连接紧固，用红丹粉检查二者的接触面，保证二者的接触率在80%以上；
（2）测量主轴的小直径端面距离机架锥孔的底面之间的竖直高度H：另取塞尺来测量和记录主轴与机架在主轴底部之间的间隙，测量相隔90°的四个点，并且计算平均值，保证间隙均匀。若间隙值较大，则提起主轴，旋转180°后再将主轴放入到机架的锥孔中重新测量，直至圆周间隙均匀。然后另取深度千分尺测量并记录主轴的小直径端面距离机架锥孔的底面之间的竖直高度H，如果测量中有微小差别，采用多点测量后取平均值；
（3）调整调整块上端面距离支撑梁工作面的竖直高度h：本发明中，支撑梁的工作面上通过螺栓固定有调整块，调整块底面与支撑梁工作面之间设有垫片，通过调整固定在螺栓上的垫片厚度，可以调整调整块上端面距离支撑梁工作面的竖直高度h。通过支撑梁把紧于机架的底部上，来保证主轴的最终装配。主轴利用自身重力压入机架的锥孔时，实际检测主轴的小直径端面距离机架锥孔的底面之间的竖直高度H，主轴和机架装配时的目标移动量P，调整调整块上端面距离支撑梁工作面的竖直高度h，使h=H-P；
（4）拆除主轴：另取内径千分尺测量并记录机架锥孔大直径端的内径d2，另取外径千分表测量并记录主轴大直径端的外径d1。
二、主轴与机架的总装步骤：
（1）冷却主轴：将拆除的主轴放入冷冻箱，并使用干冰填塞，一旦干冰蒸发完，取出主轴并将主轴的锥形端部放入另一个冷冻箱内，周围缓慢倾倒液态氮，逐渐增加液态氮的数量，但是不允许高于主轴的待装配端，液氮冷却温度，其中，△1表示主轴和机架装配时的目标过盈量，单位为mm；d1表示主轴锥形端部大直径端的公称直径，单位为mm； 1表示主轴材料的线膨胀系数，单位为1/℃；本发明的液氮冷却温度为-195℃，冷冻时间t=1.2δ+6，其中，δ表示主轴的锥形端部的最大壁厚，单位为mm；
（2）加热机架：清理机架臂和锥孔区域，用电热毯包住机架的内孔及机架臂等，机架位置如图1所示。在T2加热温度下加热4~5小时，，其中，△1表示主轴和机架装配时的目标过盈量，单位为mm；d2表示机架锥孔大直径端的公称直径，单位为mm；△d2表示包容件锥孔大直径端内径的热胀值，△d2=0.7~0.72mm； 2表示机架材料的线膨胀系数，单位为1/℃；t0表示环境温度，单位为℃；
（3）主轴与机架的装配：将加热后的机架置于支撑梁上，在支撑梁上设置的螺栓上套设两个垫片，并安装上调整块，将冷冻后的主轴装入机架的锥孔中，直至主轴坚固地放在调整好的支撑梁上。如果主轴未接触到支撑梁上的调整块，立即拆卸主轴，通过继续冷却或加热主轴来达到合适的直径或温度差来固定主轴；
（4）拆除支撑梁：当主轴和机架达到相同温度后，拆除支撑梁；
（5）检查：检查机架底部与主轴之间的距离h，并记录尺寸，验证主轴的目标移动量P是否满足设计要求。
Claims (2)
1.一种锥面过盈配合的装配方法，将被包容件的锥形端部插入到包容件的锥孔中，使其形成过盈配合，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将被包容件的锥形端部装入到包容件的锥孔中，当锥形端部外周面与锥孔内周面的接触率不小于80%时，取深度千分尺测量被包容件底面与锥孔底面之间的竖直距离H；
步骤二、取出被包容件，将包容件的底部置于一个支撑梁的工作面上，在支撑梁的工作面上设置用于支撑被包容件的调整块，并调节调整块上端面距离支撑梁工作面的竖直高度h=H-P，其中P为过盈装配时被包容件与包容件沿锥孔轴向相对运动的目标移动量；
步骤三、将步骤二取出的被包容件置于冷冻箱中，用干冰填塞覆盖，干冰蒸发后，再将被包容件的锥形端部置于装有液态氮的冷冻箱中进行冷冻，冷冻箱中的冷冻温度，其中，△1表示被包容件和包容件装配时的目标过盈量，单位为mm；d1表示被包容件锥形端部大直径端的公称直径，单位为mm； 1表示被包容件材料的线膨胀系数，单位为1/℃；冷冻时间t=kδ+6，其中，k表示被包容件的冷却综合系数，单位为min/mm；δ表示被包容件的锥形端部的最大壁厚，单位为mm；
步骤四、在加热容器中对包容件进行加热，加热容器的加热温度，其中，△1表示被包容件和包容件装配时的目标过盈量，单位为mm；d2表示包容件锥孔大直径端的公称直径，单位为mm；△d2表示包容件锥孔大直径端内径的热胀值，△d2=0.7~0.72mm； 2表示包容件材料的线膨胀系数，单位为1/℃；t0表示环境温度，单位为℃；加热4~5h后，将步骤三冷冻后的被包容件的锥形端部装入到包容件的锥孔中，使锥形端部的端面支撑在调整块上端面上，当包容件和被包容件达到相同温度时，拆除支撑梁，完成过盈装配。
2.根据权利要求1所述的一种锥面过盈配合的装配方法，其特征在于：所述的支撑梁上设有垂直穿透其工作面的螺栓，调整块通过所述的螺栓固定在支撑梁上，且调整块的底部与支撑梁的工作面之间设有垫片。
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