新型冷装工艺在工程机械复合轴套装配中的应用

1、新型冷装工艺在工程机械复合轴套装配中的应用THENEWECHN0LG3GTREEZINGSSEMBAPPLIES0 COMPOSITE SLEEVE IN CONSTRUCTION MACHINERY 摘要 阐明了冷装方法是复合轴套装配的正确方法,通过试验和分析确定了合理的冷冻温度，选择了用低温箱作冷冻设备。Abstract It has expo un ded which is a right way to assemble composite sleeve by freez ing it in this paper.Through test ing and an alysis,applic

2、able freez ing temperature was found out , and the low-temperature chest was chosen as freezing equipment.关键词：复合轴套过盈配合冷装工艺及设备Keywords: composite sleevein terfere nee fitThe tech no logy and equipme nt of freez ing assemble目前，复合轴套在工程机械中应用得越来越多，它的耐磨性好， 在少油或间歇断油条件下能正常工作，承载能力大，使用寿命较长而且价格低廉，已取代了传统的铜套。复合轴

3、套与包容的孔之间的配合 常设计为过渡配合，生产实际中多数有小的过盈，过盈连接的装配方 法有多种，复合轴套是一种新型技术产品，简单地选择一种方法是不 适宜的。如何解决复合轴套装配问题，本文以我公司产品使用的SF-2 复合轴套为例进行说明。一、复合轴套装配结构概述在工程机械上复合轴套通常装在大型结构件上，装配的位置因结构件的不同有很大差异。我公司产品有装载机、推土机、挖掘机三大系列，轴套外径尺寸在0 550 130之间。图1为复合轴套装配的典 型结构，轴套与结构件上的孔的配合多数采用学，个别采用m:，安装后轴套外沿至结构件外平面应保持一距离x，该尺寸用于密封圈装配。轴套的材料为复合材料 SF-2

4、（最外层为低碳钢板，内圈摩擦层 塑料为改性聚甲醛，中间层用青铜粉作结合层）。选择轴套的装配工 艺应考虑以上各种因素1抽亘早片匚Drawing 1 assembe of c omposite sleeveDraw ing 2stemp ing复合轴套冷装工艺的初步选定为选择装配工艺，现将几种过盈连接装配方法的特点与复合轴套 的装配实际进行对照：压力机压装。该方法操作简便、效率高，但 压力机安装位置必须固定，它适合于在高效率的流水线上装配， 结构 件能够自动进入安装位置并找正，而且每台压力机有很具体的分工。 我公司产品型号多、轴套种类多，不少结构件采用就件装配法，采用 压力机压装法不适用。锤击压装

5、法。这种方法操作灵活、适应性强， 锤击时使用图2所示压模可以保证尺寸x，但该方法劳动强度大，装 配导向性不好控制，轴套歪斜时会造成报废。 热装法。轴套与孔的 配合为过渡配合，加热温度约需 80170 C,根据温差要求应选用介质加热，但对于工程机械的大型结构件，实际上很难进行。冷装法。 该法将轴套冷冻，轴套冷冻收缩后能轻易装入结构件的孔中， 当常温 恢复尺寸后可获得要求的配合。这种方法易于实施，我们初步选定此 办法。三、冷装工艺分析1. 复合轴套需冷冻温度计算采用冷装法时首先应确定冷却温度， 按照冷装法的一般要求，冷 却温度用下式计算：eit1 t =cad f算式， 式中：tc轴套冷冻前后的温

6、差C）；et 轴套的最大收缩量（mm； a 低温时轴套的冷缩系数（1/C）；df 轴套的外圆直径（mr）上式中，轴套的最大收缩量等于配和的最大过盈量和最小间隙（见表结合直rrr>50 8C>30-120>120800.0590.0690.079表1冷装矿的配1间律List 1the least ciearanee of freezing assemble1）之和，复合材料SF-2的冷缩系数为12X io"（复合材料的冷缩系数因复合工艺和温度范围而有相应变化，该数据由生产厂提供）按照该公式计算，每一种轴套的配合都有一个最合适的冷冻温度，我公司产品轴套的配合有近20种，

7、经全部计算，冷冻时温度降低最少的配合为0 130（竺），tc= 0.055 ：°.°79 =85.9 C,冷冻时温度降低最 m712汉10一汉130多的配合为0 55 （吧）,tc= 0.062 +0.059 =168.2 C。冷装时考虑生产 p7c 12 X10 一汇 55上便于组织，需要把冷却的低温控制在合理的小范围内。以下借助试验和理论分析来进一步探讨适宜的冷冻温度。2. 第一种冷装试验按最难装配的配合选温度，取tc =168.2 C进行试验，采用液氮冷 却，冷却后装配时发生了以下问题：个别轴套装配时有碎裂和材料 复合层破坏现象。理论上的原因为：随温度降低，材料的屈服

8、极限越 来越接近强度极限，因此脆性越来越严重；复合材料SF-2外层钢的冷缩系数小、内层塑料的冷缩系数大，温度越低，从结合层处破坏的内应力也越强。部分轴套装配后x值不能很好保证。原因为：冷冻 收缩量太大，轴套与孔间缺乏配合阻力。如0130 （ H8 ）配合，由算m7式可得：e 二adf i=12x 10" x 130X 168.2=0.262mm,孔的上偏差为 +0.063mm,轴套下偏差为+0.015mm,可算出 最大可能间隙 =0.262+0.063-0.015=0.310mm。从以上试验现象分析，偏多温差的冷 却方法并不适用。3. 第二种冷装试验按最易装配的配合选温度，取tc =

9、85.9 C进行试验，采用低温箱冷却，冷却后再试装，无轴套碎裂和复合层破坏的现象，用图2所示的压模辅助装配，轴套装入深度的x值可以保证。此时不少轴套装配时仍需使用锤击，但锤击的力度很小，劳动强度不大，轴套也不易歪斜损坏。以下以0 55（肥）配合为例，从理论上对降温85.9 C前后P7的最大压入力进行对比。最大压入力计算公式：P= P f max n df Lf 算式式中：Pfmax 轴套表面承受的最大单位压力（N/mm2）; df 轴套的外圆直径（mr）； Lf 轴套长度（mr）； 卩一结合表面摩擦系数。最大单位压力计算公式：Pfmax = 竺 算式Ca Cid（-）Ea Ei式中：rax为配

10、合的最大过盈量，Ea、Ei分别为包容的结构件与 轴套的材料的弹性模量，Ca、5为系数，分别与包容件和轴套的外 形尺寸和材料有关。用P、P2表示采用冷冻措施前后装配时的最大压入力，用 max、 ；-2 max表示对应的最大过盈量。采用冷冻措施前后算式、中的兀、df、Lf、卩、Ea、Ej、Ca、Ci 都不变，所以 P2 / Pi ='2max / 1 max 算式对0 5（竺）,6imax =0.062mm根据算式，降温 85.9 C时轴套 P7的 收缩量 eit =a df tc =12 x 10x 55 x 85.9=0.057mm ,则 2m a= “max - eit =0.062

11、-0.057=0.005mm，代入算式:P2 / R = 2 max / 1 max =0.005/0.062=0.081=8.1%。即：冷冻85.9 C后轴套装配的最大压入力只有原来的8.1%根据以上两种试验可作出结论：选用温差偏少的冷冻方法、配合 压装（使用压模），是一种合理的装配方法。这种装配方法适宜的冷 冻设备是低温箱。四、冷冻设备的结构和制冷原理根据对冷装工艺的分析，结合本地区气温及冷冻设备低温箱的技 术现状，我们将低温箱的冷冻温度选定为-80 C-60 C,夏季采用-60 C,冬季采用-80 C。经一年多的生产实践检验，这样的低温箱能 兼顾各种轴套要求，也适应不同季节要求的变化。1

12、低温箱结构Drawing 3 shape of low-temperature cheS低温箱分为上下两部分（见图3）,压缩机组设在下部，冷冻工作 室在上部。工作室顶部设置有风机，通过特制风道将箱内空气强制循 环，保证室内温度场均匀，箱体内外层钢板之间用聚氨脂硬质泡沫塑 料填充，实现对箱体外绝热，箱门有紧固装置，可以保证冷冻时室内 的密封性。2.低温箱的制冷系统和原理mi刊号来滸国Drawi ng 4Refrigeratio n System低温箱采用两个单级制冷复叠的制冷系统（见图4）。低温制冷系统用R23（三氟甲烷）作制冷剂，R23蒸发从工作室吸热，它的标 准沸点为-82.1 C 2,工作

13、室的-80 C-60 C的低温即通过 R23蒸发 吸热获得。中温制冷系统用 R22（二氟一氯甲烷）作制冷剂，高压的 R22蒸汽液化温度可以高于环境温度，能把热量散发到箱外。两个制 冷系统通过蒸发冷凝器连接，它是R23的冷凝器和R22的蒸发器，在 这里低温制冷系统向中温制冷系统传递热量，使两个单级制冷系统复叠成统一工作单元。R22的标准沸点为-40.8 C,由于有R22系统可将 R23液化的温度设计较低，从而降低制造成本。膨胀容器可以保护R23 系统，截止阀、电磁阀可协助控制蒸发和冷凝的平衡、两个单级系统 的平衡，使低温箱能按设定参数精确控制工作室的温度。五、冷装工艺的应用及效果冷装工艺操作过程为：用低温箱将复合轴套冷冻至-80 C-60 C （视季节），保证零件整体冷透；用压模压住轴套，把轴套推入或用 锤敲击装至结构件孔中，保证尺寸 X。低温箱冷冻速度快、控制温度 准确、保温性能好、工作室温度场均匀，采用低温箱冷冻，复合轴套冷缩量稳定统一，装配质量有了质的提升，生产效率成倍提咼，劳动强度大大下降，生产噪音大幅降低，再没