机械毕业设计11M7120A平面磨头故障的修理及改造

1 国家职业资格全国统一鉴定 钳工论文 论文题目： M7120A 平面磨头故障的修理及改造 （国家职业资格二级） 姓 名： 陈 孔 生 身份证号：准考证号： 所在省市： 广东省广州市 所在单位： 广州公用事业高级技工学校 2 M7120A 平面磨床头故障的修理及改造 陈孔生 广州公用事业高级技工学校 摘要 我厂的 M7120A 型平面磨床，由于近期来厂产品产量增加，加上磨床使用多年，常发生抱轴故障而难以正常工作。为了彻底解决磨头抱轴故障，对 M7120A型平面磨床抱轴故障的修理及改选工作。改修后经使用几年，证明效果良好，运行正常、精度保证。 关键词 磨床、磨头、包轴、故障修理、改造 一、前言 我厂的 M7120A 型平面磨床，主要用于精加工本厂产品钢筋切断机的滑块、滑座垫和刀片及钢筋弯曲机的蜗轮上下轴向调整垫等配件。由于近期来厂产品产量增加，磨床吃刀量从原标准 0.03mm 增加到 0.05 以上，加上磨床使用多年，有一定的磨损等各种原因 ，常发生抱轴故障而难以正常工作，影响全厂生产任务的完成，造成较大的经济损失。为了彻底解决磨头抱轴故障，厂领导及技术科决定由我组织 3 人修改小组，对 M7120A 型平面磨床抱轴故障的修理及改造工作。主要从叁方面修理及改造： 降低轴瓦温升，方法采用循环润滑。增设磨头主轴的调整装置。增加电器保护磨头的装置。改修后经使用几年，证明效果良好，运行正常、精度保证。 二、故障原因 经检查，当发生抱轴故障时，主要是磨头的问题，用手摸磨头前后瓦两边的 3 外壳温度都很高，但后瓦这边要比前瓦边温度高很多。拆开磨头观察，前后瓦的 研伤磨损情况如图 1 所示（阴影的浓淡程度表示研伤的轻重）， 前后瓦的研伤和磨损程度差别较大。显然，这是与工作过程中温升引起的变形有关。轴和瓦的锥度在工作温升中出现了互不吻合的形变，即瓦的锥度大于轴的锥度，最小配合间隙出现在小端。所以磨损和研伤便从小端开始，然后逐渐向大端方向延伸。显然，这是由于轴瓦的各部位的温度和散热情况不同以及瓦的壁厚呈线性变化等因素，促使其产生不均匀的热变形。当变形量达到一定程度，迫使主轴停止转动。 三、研伤与抱轴的分析 磨头主轴与其支承套的有交配合长度，在室温条件下是相等垢。但由于运行温升和两者的线系数不同（主轴材质为铬钢、支承套材质为灰铸铁，其线胀系数分别为 11.3-13 10-6和 8.5-11.6 10-6），它们的热胀量也不同。设长度差为 L（图 2）， 4 在压簧 4 的张力作用下，主轴 1 产生使 L 向瓦 9 外伸的趋势。原设计前瓦3 的前端面 A 与主轴轴垫圈 2 的后端面保持紧密接触，当工作温升达到一定程度，由于 L 增大，使后瓦与后轴颈的配合间隙在某一横断面上变为零，阻止主轴继续向外伸长，此时即发生变化。 1、主轴向后瓦延伸受阴阻，便反向向前瓦伸张，同时克服压簧的张力，使前瓦端面 A 与垫圈脱离接触 ，前瓦间隙因此而增大，故前瓦研伤较轻。 2、原作用于前瓦端面 A 的压簧张力，开始作用到后瓦的锥面，尤其是在轴瓦锥度已出现互不吻合的情况下，因局部应力集中形成线接触而使油膜破坏。在主轴高速旋转中瓦面局部受到挤压研伤，在此瞬间又产生局部高温、高压，使磨擦力矩急剧增大。当磨擦力矩大于电机的最大转矩时，抱轴事故便突然发生，近使电机停转，此时轴瓦间的动磨擦又于瞬间变为静磨擦。因此，又使刚刚产生的高温高压不能继续维持而瞬时即逝，主轴随即又旋转起来。这时，轴瓦间又从静磨擦转变为动磨擦，因而再次抱轴，出现了主轴转转停停的现象 ， 5 直到电器过载保护跳闸电机停止转动为止，这即是抱轴故障的全过程。 原设计的磨头，其轴瓦径向间隙的大小是由垫圈的厚度尺寸决定的，该尺寸由总装过程中实测确定，以保证轴和瓦之间的径向间隙 0.005mm 为合格（见机床说明书）。但当工作温升或因正常磨损而使轴瓦间隙发生变化时，却不能随时改变垫圈的厚度进行间隙调整，笔者认为这是该磨床结构设计方面的一种缺陷。 四、磨头的改进 为解决上述问题，在尽量利用原有主要零件及保留其原性能优点的基础上，应采用降低温升、减少热变形；取消压簧、增设间隙调整装置的措施（图 3）。 1、降 低轴瓦温升采用特循环润滑 润滑油路为：油泵 1 的排油经滤油器 2 和 3 以及软管 6 进入支承套 24，再经支承套上的油孔 7、 8、 9 分别进入推力滑动轴承 14 和前、后瓦 10 和 11，起到润滑和冷却轴瓦作用之后从瓦的两端溢出，并汇集至油池 19。为了防止油液 6 接触高速旋转件 13 而磨擦生热，油泵 21 的没通过软管 20 及时将油液抽回油箱（ 1 和 21 实为 1 个双联油泵的两个部分，图中 22 和 23 是浮力起动器和水银开关）。从磨头中返回的油通过管道 26 进入浮力起动器（浮力起动器可购买套件也可以用类似功能的开关配件）的缓冲室（图 4）， 再经若干小 孔 a 进入浮球室。浮球借油液的浮力上升顶动水银开关，使水银开关接通了磨头起动电路后电机起动。 当油泵因故中断供油或油量不足时，则油液便从小孔 a 以及可调流量的 b孔流回油箱，使浮球下降、水银开关下落，电源即被切断。此时，磨头主轴停止运转起保护作用。 通过空载负载、负载和超负载试机，经检查，循环润滑使温升大大下降，磨头外表温度由原来的 90C 下降至 50C 左右（室温约 25C）。 2、取消压簧 7 取消推力滑动轴承上的压簧，使主轴的轴向支承由弹性支承变为刚性支承，提高了主轴的稳定性。 3、增设调整间隙装置 在各种磨床中重要的滑动轴承，大都需要反复调整方能获得理想的工作间隙。因此，增设一个简单的调整间隙机构颇有必要。方法是取消有调整垫（图 2），使主轴轴肩与前瓦有一定的间隙以便于调整，并把原来的压簧座 5 以及球面推力轴垫 6（图 2）换成图 3 中的斜齿轮 15（即蜗轮）和推力滑动轴承 14，两者以 M65 4 的螺纹联接。另增加 1 个蜗杆 16与斜齿啮合，蜗杆尾端伸出磨头壳体之外便于手工调整，并加防加罩保护。（蜗轮副零件工作图见图 10、图 11）。 （ 1）调整间隙方法 首先顺时针方向拧动蜗杆 16，此时在螺旋副作用下件 14 与 15 相对分离（因件 14 外圆上键槽和销钉阻止其作圆周运动）并推动止推套 13 和主轴 12（两者为紧固联系），一直推到瓦和主轴之间没有间隙为止，这就是调整间隙的起始位置。 反时针方向旋转蜗杆，则件 15 和 14 相对靠拢使前瓦后端面与件 15前端面之间出现间隙。待主轴起动后锥形瓦面上的油膜压力便可将主轴向左推移（如同锥销向外拔出少许），从而产生径向间隙 h。 Z1 h= t k n = 0.0034n,mm Z2 或 n=294h 式中 Z1 蜗杆头数， Z1=2 Z2 蜗轮齿数， Z2=78 8 t 螺旋副 件 14 和 15的螺距， t=4 k 轴瓦的锥度， k=1： 30 n 旋转蜗杆的圈数。 例如：当希望获得轴瓦的直径间隙 h=0.007mm 时，则 n=294h=2940.007=2.06。即将蜗杆从起始位置反时针方向放置两圈即可。 （ 2）调整间隙时的注意事项 1）在冷态（室温）下调整间隙， h反映的是前后瓦的间隙。 2）在热态（工作升温后）下调整间隙， h 反映的是后瓦的间隙。 3）欲使 h 精确反映出前瓦间隙，则在总装前须先给后瓦 1个附加间隙 h 。经验数值为 0.004-0.008mm 为宜。 五、改进其它部位 1） 前后瓦均由原来的单油槽、单油孔改为 3 油槽和 3 油孔，瓦面呈 3 油楔。 2）单面推力滑动轴承 14，设计成 5 油楔的成型面。 3）主轴两端的端盖，增加了油封 25 和 30。 4）支承套 24 的外圆上，前后各各增加了“ 0”型密封圈 2