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万向节轴承安装原理,万向节安装工装的设计

万向节轴承的应用见图 1 所示。 每一组万向节两端都由一组十字轴、轴头、轴盘、滚针轴承等组成,滚针轴承内孔安装在十字轴上,外径安装在两个轴头和轴盘的内孔中,通过孔用弹簧挡圈将各件锁住。因轴承与孔都是过盈配合,安装需要一定的压力,万向轴300kg、2m长,更换轴承过程无法实现自动化。

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万向节轴承结构

万向节滚针轴承原来的安装方法是采用吊车吊着简易工装,通过移动的压力油缸放入工装内来完成更换过程。工装结构单薄,零件粗糙,手工劳动量较大,效率比较低,每2位工人一天完成3组24套轴承的更换;每完成一端的万向节后还要将传动轴转180度,再更换另外一端的轴承。采用吊车点动的方式来调整位置。原安装方法见图 2。

 

新工装设计

万向节滚针轴承原来的安装方法是采用吊车吊着简易工装,通过移动的压力油缸放入工装内来完成更换过程。工装结构单薄,零件粗糙,手工劳动量较大,效率比较低,每2位工人一天完成3组24套轴承的更换;每完成一端的万向节后还要将传动轴转180度,再更换另外一端的轴承。采用吊车点动的方式来调整位置。原安装方法见图 2。主要是以工作20万km后的更换为主。为用户设计制造安装滚针轴承的工装,和我们生产的万向节滚针轴承配套使用,使用户的满意度有所提升。
4.2  设计过程
设计方案确定后就是所需配套件的选用,根据万向节的特点,决定配套的产品选用美国的ENERPAC系列产品,该产品是美国21世纪的新技术,体积小、携带方便、提供的压力很高。是高压的涡轮气—液压泵,可以提供70MP/cm2的压力,所以液压油缸可以做得很小,但是输出的压力却很高,只需要提供一个5kg/ cm2的压缩空气源就可以正常工作。

4.3  使用方法
图 3 是装配好的工装总成图片。更换滚针轴承是在上下两个液压油缸中间完成,右边是下油缸的换向踏板,左边是上油缸的换向踏板,上下油缸分别固定在框架的上边和下边,操作者只需要推着可以移动的工装设备到达需要安装的万向节轴头,在下油缸的上边安装上胎垫,移动工装设备总成对准下边的轴承孔,使下油缸升起通过带锥度的下胎进入下安装孔中,当下胎垫的平面与万向轴的孔平面接触后停止下油缸的移动,这样就产生了下定位基准。将上边对准待安装的万向轴上孔,将上边的滚针轴承通过上边的油缸压入万向节轴头内。当完成两个不同的轴头轴承安装后,更换下胎,重复安装好另外两套轴承,最后将装好轴承的孔用弹簧挡圈挡住,完成一端轴承安装,接着移动工装到下一个工位重新安装轴承。如此反复,将一组8根万向轴两端的滚针轴承安装完毕。

用新设计工装方法安装的万向节轴承使用效果和存在的问题 经过两个多月的工作过程检验以及回访情况证明,用户十分满意该设备。该装置只需要一个下胎垫和一个上胎垫,无需控制安装尺寸,只要将上下胎垫压实即可。 因为采用的进口气-液动力装置,用户反映连接用的高压油管的长度显的有些长,在工作过程中感觉不太方便,如果采用金色管取代现在的公司轴承内圈大挡边的角度(A公司轴承大挡边角度为91°20′46″,B公司轴承大挡边角度为89°51′4″),且A公司轴承内圈大挡边角度大于90°,不符合设计理论要求;A公司轴承的砂轮越程槽的尺寸要远远大于B公司轴承的砂轮越程槽尺寸,内圈滚道有效长度(水平值)要小于B公司轴承的内圈滚道有效长度(水平值)。
(2)A、B两公司轴承材料均为GCr15钢,各种元素的含量均在标准要求的范围内,但A公司轴承的Ti、As、Cu、、Co元素的含量远远高于B公司轴承的含量。
(3)A公司轴承的热处理质量较差,网状碳化物为3级,超标;零件间的最大硬度差为2HRC,滚子的硬度小于内、外套圈的硬度;B公司轴承热处理质量较好,各项指标均在标准要求的范围内,零件间的最大硬度差为1HRC,滚子的硬度介于内、外套圈硬度之间。(1)A公司轴承早期疲劳失效的原因是因为套圈网状碳化物超标,降低轴承零件的耐磨性,显著降低轴承的强度,尤其是疲劳强度,使表面的脆性增加,导致轴承在运转过程中出现早期疲劳失效,大大降低了轴承的使用寿命,所以网状碳化物超标是A公司轴承出现早期疲劳失效的主要原因。 (2)A公司轴承材料中的有害元素Ti、As、Cu、、Co的含量远远高于B公司轴承的含量,同一零件的硬度均匀性较差,各零件间硬度差较大(2HRC)及砂轮越程槽尺寸超出图纸要求,导致滚道的有效长度减小、内圈大挡边角度大于90°等,这些选材、加工制造中的缺陷也对轴承的寿命构成了一定的影响。对A公司提出如下的改进建议:
(1)改进锻造工艺,严格控制终锻温度和冷却速度,防止网状碳化物超标的现象出现;
(2)采用优质钢材,控制有害元素的含量;
(3)提高加工质量,严格按照图纸的要求加工轴承零件。