冶金机械安装与维护

2.1机械装配工艺管理装配工作对机械设备的性能，质量影响很大，如果装配不当，即使所有零部件加工都合乎质量要求，也不一定能生产出合格的，高质量的设备.一、装配工作组织形式固定式：全部装配工作固定在一个或几个工作地点完成。旧设备检修后多用这种装配组织形式。移动式：将零部件用运输小车或运输带从一个装配地点移送到下一个装配地点，在一个装配地点只完成一部分装配工作，各装配地点装配工作的总和就是设备的全部装配工作。某些大型新设备采用这种流水线式装配组织形式。

第1页/共36页第一页，共37页。二、装配工艺规程设计1、分析设备样图，掌握装配的技术要求与验收标准。2、依设备结构与装配精度要求选用合适的装配方法及所需机具。3、确定装配顺序，最好依设备结构先定出一个装配基准件。4、确定工时定额及要求的工人技术等级。三、装配精度与装配尺寸链1、装配精度包括零部件之间的尺寸精度，位置精度，相对运动精度，接触精度。2、装配尺寸链包括直线尺寸链，角度尺寸链，平面尺寸链，空间尺寸链。第2页/共36页第二页，共37页。四、零部件联接方式1、固定联接如螺栓联接，键联接，焊接，粘接，铆接，过盈配合联接等。应注意零部件的相对位置与紧固性。2、活动联接如滑动轴承与轴颈联接、齿轮啮合等。应保证零部件的正常接触，运转灵活。第3页/共36页第三页，共37页。

五、常用装配方式旧设备检修装配可用单件修配法。如果成批设计制造多台新设备可用互换装配法（完全互换装配法，大数互换装配法），选择装配法（直接选择装配法，分组装配法，复合选择装配法），修配装配法（单件修配法，合件加工装配法，自身加工装配法），调整装配法（固定调整装配法，可动调整装配法，误差抵消调整装配法）。

六、编写装配工艺文件包括装配工艺过程卡片，装配工序卡片。第4页/共36页第四页，共37页。

2.2过盈配合装配

配合的种类

（1）间隙配合

具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上。

由于孔、轴的实际尺寸允许在各自的公差带内变动，所以孔、轴配合的间隙也是变动的。当孔为最大极限尺寸而轴为最小极限尺寸时，装配后的孔、轴为最松的配合状态，称为最大间隙Xmax；当孔为最小极限尺寸而轴为最大极限尺寸时，装配后的孔、轴为最紧的配合状态，称为最小间隙Xmin。第5页/共36页第五页，共37页。

（2）过盈配合具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下。

在过盈配合中，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的差值为最小过盈Ymin，是孔、轴配合的最松状态；孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的差值为最大过盈Ymax，是孔、轴配合的最紧状态。

（3）过渡配合

可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带交叠。孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的差值为最大间隙Xmax，是孔、轴配合的最松状态；孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的差值为最大过盈Ymax，是孔、轴配合的最紧状态。

第6页/共36页第六页，共37页。

三种配合类别的区别

（1）间隙配合

a．孔的实际尺寸永远大于或等于轴的实际尺寸；

b．孔的公差带在轴的公差带的上方；

c．允许孔轴配合后能产生相对运动；

（2）过盈配合

a．孔的实际尺寸永远小于或等于轴的实际尺寸；

b．孔的公差带在轴的公差带的下方；

c．允许孔轴配合后使零件位置固定或传递载荷；

（3）过渡配合

a．孔的实际尺寸可能大于或小于轴的实际尺寸；

b．孔的公差带与轴的公差带相互交叠；

c．孔轴配合时，可能存在间隙，也可能存在过盈；

第7页/共36页第七页，共37页。过盈配合装配的目的：采用过盈配合主要是使配合零件的联接能承受足够大的扭矩，轴向力及动载荷，故零件的材料应能承受最大过盈所引起的应力。配合零件的联接强度应在最小过盈时得到保证。过盈配合装配的要求：需保证相关零部件材料强度，即这些材料应能承受最大过盈量引起的应力；还需保证联接强度，即过盈配合应能保证在最小过盈量的联接条件下仍能传递规定的轴向力或扭矩，包括动载荷。第8页/共36页第八页，共37页。一、常温下的压装配适用过盈量不大的情况。压装方法：对于过盈量很小的小型零部件。可用人工锤击压入；对于过盈量较大，零部件较大的情况，可用压床压装。估算压入力P的经验公式（常温下），

(1)对于钢轴，钢孔件：

P=28[(D/d)^2-1]iL/(D/d)^2(KN)(2)对于钢轴，铸铁孔件：

P=42[D/d+0.3]iL/(D/d+6.35)(KN)

式中D---孔件内径，mm；d---轴件外径，mm;i---实测过盈量，mm；L---配合面长度。第9页/共36页第九页，共37页。例：轧机齿轮座扁头D=750mm，d=450mm，i=0.49mm，L=575mm,采用常温压装P=28[(750/450)^2-1]*0.49*575/(750/450)^2=5048KN需压床压力P’=1.3P=1.3*5048=6563KN1、常温下压装用铁锤加铜棒打入即可；2、依估算增大20-30%选压床；3、压入前配合面应涂润滑油；4、零件配合面粗糙度应不低于12.5；5、常温压装还可用液压整合法：向孔件内压入高压油，使孔径增大，将轴件压入，此法适用大型或经常拆卸的配合。第10页/共36页第十页，共37页。二、热装

加热孔件，待孔径膨大后装入轴件，冷却至常温即成。

1、适用于过盈量大，零部件较大，但孔件相对较小的情况，无压床时装配小零部件也用热装。

2、估算加热温度t的经验公式：

t=t。+（2-3）i/(k*d)℃

式中t。---环境温度，℃；i---实测过盈量，mm;d---未加热时实测孔径，mm；k---孔件材料的膨胀系数，1/℃。一般用半导体测温计、测温蜡笔、测温纸片测温。若用过盈量较大（为配合零部件过盈量3倍）的样杆能插入加热后的孔中，即可认为已加热到位，就无需估算温度并测温了。例：上述齿轮座扁头d=450mm，i=0.49mm，k=11*10^(-6)/℃,t。=20℃，则t=20+3*0.49/(11*10^(-6)*450)=370℃

第11页/共36页第十一页，共37页。3、加热方法：浸入热机油，火焰加热（燃烧木柴或焦炭，乙炔燃烧，煤气燃烧），电加热（电阻丝加热，电感应加热）等。

重点理解电感应加热法（原理和计算方法）电感应加热法需绕线匝数N及导线横截面F计算如下式：

N=45E/A(匝)F=1.5ΠD/(Nα)mm^2式中：E---线圈内感应电动势，依具体情况而定，V；

A---孔件（相当于电感应铁芯）需加热的表面积，cm^2；

D---孔件平均外径，cm；

α---导线内电流密度，α=3-4A/mm^2；加热后用石棉板包住保温。此法加热均匀，且易控制。第12页/共36页第十二页，共37页。

三、冷装冷却轴件到一定程度后装入孔件，至常温即可。

1、适用于过盈量大，零部件较大，但轴件较小的情况，无压床时装配小零部件也可用冷装。

2、估算冷却温度t的经验公式

t=t。-（2~3）i/(k*d)℃(以此公式为准，书上公式有错)

式中t。---环境温度，℃；i---实测过盈量，mm；d---未冷却时实测孔径，mm；k---轴件材料的膨胀系数，1/℃.3、冷却方法：固态CO₂+酒精或丙酮（可冷至-75℃），液氨（可冷至-120℃），液氧（可冷至-180℃），液氮（可冷至-190℃）等冷却剂。有制氧设备的厂家宜用冷装方法。

第13页/共36页第十三页，共37页。

四、热装实例

1、已知条件：Φ500人字齿轮轴齿形联轴器的外齿套。齿形联轴器的外齿套相对于齿轮轴小得多，宜用热装。装配时常温t。=20℃，轴径d=500mm，过盈量i=0.42mm，联轴器的膨胀系数k=12*10^(-6)/℃。

2、计算加热温度，选择加热方法，趁热装配。

t=t。+3i/(k*d)=20+3*0.42/12*10^(-6)*500=230℃3、加热。

4、测温。

5、装配。

第14页/共36页第十四页，共37页。2.3机械传动部件装配齿轮，蜗杆蜗轮传动是最常见的机械传动形式。弹性柱销联轴器，齿轮联轴器是最常见的两种轴与轴之间的联结件。一、齿轮传动装配圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动，齿条传动应分别符合国家有关装配技术标准要求。工厂内所用齿轮多为7、8、9、10级四个精度等级，装配时可以依齿轮制造精度等级确定装配技术要求。①齿轮装配要求：将齿轮正确的装在轴上，装配位置应准确，啮合齿轮的齿间应有一定的间隙，齿的表面应接触正确，并具有一定接触面积，转动要灵活。

第15页/共36页第十五页，共37页。2.3机械传动部件装配齿轮，蜗杆蜗轮传动是最常见的机械传动形式。弹性柱销联轴器，齿轮联轴器是最常见的两种轴与轴之间的联结件。一、齿轮传动装配圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动，齿条传动应分别符合国家有关装配技术标准要求。工厂内所用齿轮多为7、8、9、10级四个精度等级，装配时可以依齿轮制造精度等级确定装配技术要求。①齿轮装配要求：将齿轮正确的装在轴上，装配位置应准确，啮合齿轮的齿间应有一定的间隙，齿的表面应接触正确，并具有一定接触面积，转动要灵活。

第16页/共36页第十六页，共37页。

②对于高速转动的大齿轮，装配前要进行必要的静平衡试验，防止投入工厂工作后产生大的振动。③齿轮装入轴上后应用千分表与量规检测其径向跳动与端面跳动。允许值与齿轮分度圆直径，模数有关。齿侧间隙有零侧隙D，较小侧隙Db，标准Dc，较大侧隙De四种，重型机械的闭式齿轮传动多用侧隙Dc，开式齿轮传动多用侧隙De，一般装配时凭经验取侧隙为（0.06-0.10）m，此m为齿轮模数。④可用塞尺或千分表测量齿侧隙；装配比较重要的齿轮传动可用压铅法测齿侧隙与顶隙。

第17页/共36页第十七页，共37页。⑤装配后还要检测啮合齿轮中心距偏差，其值因齿侧隙要求不同而异。圆锥齿轮应保证相关节圆锥母线，顶点分别重合，啮合齿轮中心应无歪斜与偏移，保证垂斜量不超过0.05mm-0.1mm，偏移量在（0.01-0.06）mm范围内，此m为圆锥齿轮端面模数。⑥要求轮齿磨合前沿齿高，齿长方向接触斑点不小于30-40%，磨合后达到50-60%。可用涂色检测啮合接触情况。在轮齿啮合比较正常时，可用研磨膏磨合；在啮合接触较差时需要刮削或镗销齿轮。研磨膏主要由研磨粉和润滑油脂混合成，如某种成分为研磨粉58%，润滑油30%，油酸20%，硬脂10%。应依齿轮钢种与齿轮硬度选用适宜的研磨粉料粒度，规格及润滑剂。通常研磨轮齿时，圆周速度不超过1.5-2m/s。第18页/共36页第十八页，共37页。第19页/共36页第十九页，共37页。

二、蜗杆传动装配蜗杆蜗轮装配要求：

1、两轴线相互垂直，且蜗杆轴线应在蜗轮齿轮的水平面内；

2、中心距要正确；

3、应有适当啮合间隙与足够接触斑点。正确的接触要求斑点多分布在轮齿中部偏向蜗杆旋出方向。齿侧隙可用百分表测定，一般设备配用的蜗杆传动也可凭经验用人手盘动蜗杆行程量加以判断。蜗杆传动要求的接触斑点，传动侧隙可见国家有关标准（如YBJ203-83）规定。

第20页/共36页第二十页，共37页。第21页/共36页第二十一页，共37页。三、弹性柱销联轴器装配弹性柱销联轴器是利用若干非金属弹性材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘孔中，通过柱销实现两半联轴器联接，该联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性元件比较方便，不用移动两联轴器。弹性元件（柱销）的材料一般选用尼龙6，有微量补偿两轴线偏移能力，弹性件工作时受剪切，工作可靠性极差，仅适用于要求很低的中速传动轴系，不适用于可靠性要求较高的工况。弹性柱销联轴器轴中的柱销在工作时处于剪切和挤压状态，其强度条件就是计算弹性柱销横截面上的剪切强度和柱销与销孔壁的挤压强度。

第22页/共36页第二十二页，共37页。装配要求：按设计要求调定两半联轴器之间的间隙，一般为3-8mm，将套有橡胶弹性体的柱销装入成圆周均布的孔中，用螺母拧紧柱销固定于主动端半联轴器上。制造厂应保证半联轴器大盘圆柱面与中心轴孔同轴度，且两半联轴器柱面直径相等，此大盘圆柱面常作为联轴器装配安装时的检测依据。装配时检测两大盘的圆柱面同轴度，主动端半联轴器大盘圆柱面应能相对于从动端半联轴器旋转2-3mm弧长，这种移动靠弹性体与半联轴器上装配孔间隙及弹性体本身的弹性实现。

第23页/共36页第二十三页，共37页。2.4轴承装配一、滑动轴承装配一般滑动轴承由轴承体（轴承座），轴瓦（或轴套）组成。轴瓦与轴颈配合，构成滑动副。

滑动轴承（slidingbearing），在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。第24页/共36页第二十四页，共37页。1、滑动轴承的损坏形式：主要是磨损。（1）轴与轴承（轴瓦与轴颈）的配合间隙均匀变大（轴瓦均匀磨损）；（2）轴承几何形状发生畸变（轴瓦局部磨损严重，轴颈均匀磨损）。第25页/共36页第二十五页，共37页。2、分析配合间隙均匀变大的情况（1）合理选择初间隙S。（定装配间隙合理值）（见图2-9）由流体力学知滑动轴承在刚配合时处于液体摩擦状态工作的最小油膜厚度Hmin=nd^2η/18.36qCS。式中n---轴转速d---轴颈直径，mmη---润滑油动力粘度，N*sec/m^2q---轴承单位面积载荷，N/m^2S。---轴承磨合时初间隙，S。=D-dmmD---轴瓦内径，mmC---轴颈长度影响修正系数，C=(d+L)/LL---轴颈长度，mm第26页/共36页第二十六页，共37页。

只有当相对偏心值ε=e/S。/2=0.5时，运转摩擦力最小，由此的偏心值e=S。/2*0.5=S。/4，由几何关系知，Hmin=D/2-d/2-e=S。/2-e=S。/4可求得初间隙理想值：S。=0.47d√【nη/(qc)】mm可将此作为滑动轴承装配间隙合理值。（2）正常稳定磨损期最大间隙Smax(定滑动轴承报废标准)按液体摩擦开始破坏的极端情况考虑，此时最小油膜厚度Hmin=δ式中δ---此时轴瓦，轴颈的粗糙度之和。又此时最小油膜厚度Hmin=nd^2η/18.36qCSmax=δ得Smax=S。^2/（4δ）此即为滑动轴承允许极限间隙。滑动轴承间隙在S。-Smax间为正常。第27页/共36页第二十七页，共37页。3、分析滑动轴承几何形状畸变的情况（P18-20）

滑动轴承因不均匀的局部磨损而引起的几何形状改变，当超过一定的允许极限时，正常的工作条件同样会遭到破坏。作用在轴上的载荷方向恒定时易发生轴承几何形状畸变现象：轴瓦局部磨损，轴颈均匀磨损。磨损后轴颈曲率半径与轴瓦局部磨损处曲率半径相同。磨损到一定程度（β=120°）就将无法形成油锲而使轴瓦报废。第28页/共36页第二十八页，共37页。4、实际装配间隙的确定（1）经验公式（P20）轴承径向间隙s（顶间隙）：采用稀油（润滑油）润滑时，曲轴轴瓦s=(0.7~1)D/1000mm，D为轴颈直径，一般轴瓦s=(1~1.2)D/1000mm。采用干油（润滑脂）润滑时s=(1~1.5)D/1000mm。合适的磨合间隙S。与最大允许间隙Smax推荐值见P21表2-2。轴承轴向间隙（侧间隙）：固定端间隙0.1~0.2mm，自由端间隙应大于轴的热胀伸长量。（2）装配间隙的测量方法（P20）压铅：适用于剖分式滑动轴承测径向间隙。塞尺：适用于剖分式，整体式滑动轴承测径向，轴向间隙。第29页/共36页第二十九页，共37页。5、滑动轴承的装配过程（P21-22）

（1）清洗检查：核对轴承型号，检查轴瓦质量，用煤油洗净；（2）轴承座的固定：先找好两个或两个以上共轴轴承座的水平度及同心度，这常用挂线方法找正。再把轴放在其上，用涂色法检查轴与轴瓦表面的接触情况。一切调整好后，再将轴承座牢固地固定在机体或基础上；（3）轴套的装配：在轴承的所有零件中，只允许轴颈与轴瓦之间发生相对滑动，其余零件均不允许蠕动。因此轴套必须与轴承座固定住。固定时可以采用压入配合、销钉及螺钉等；（4）轴瓦的装配：轴瓦与轴承座的配合一般采用较小的过盈配合（过盈量为0.01-0.05mm）或过渡配合。为了保证在运转中不致使轴瓦在轴承座内转动，常在轴瓦与轴承座之间安放定位销。同时，一般轴瓦都设计有翻边或止口，装配时，翻边或止口与轴承座之间不应该有轴向间隙，以防止轴瓦在轴承座内产生轴向位移。第30页/共36页第三十页，共37页。二、动，静压滑动轴承的装配（P23）俗称油膜轴承，由轴承箱，衬套，锥形套筒等组成，锥形套筒用键固定在轴颈上，衬套内表面与锥形套筒外表面形成滑动副。轧钢机支撑辊用油膜轴承装配过程：（1）清洗，检查各零部件；（2）用三个千斤顶顶住轴承箱侧时（轴线铅垂）底部（辊神侧）调水平；（3）用特制吊具将衬套垂直插入轴承箱孔内，到位后二者油孔应对准，用锁销与螺钉将衬套固定在轴承箱内；（4）待锥形套筒，挡环联接好后垂直插入衬套内；（5）组装好推力轴承（滚动轴承）后固于轴承箱端部；（6）轴承箱转90°成工作状态放置（轴线水平），将组装好的密封件固于轴承箱的辊身侧；（7）支承辊水平置于工作台上，轴颈固接键朝上，将轴承箱水平穿入轴颈（辊颈）；（8）安装支承辊端部的调整环托架，调整环，止推板等零件后即完成此装配工作。第31页/共36页第三十一页，共37页。三、滚动轴承装配滚动轴承由两套圈（向心轴承为内外套圈，推力轴承为上下套圈）与滚动体组成。滚动轴承损坏形式：滚动体表面剥落，刮伤，出现麻坑，套圈出现裂纹，深坑。1、滚动轴承配合的选择（1）对向心轴承，向心推力轴承：内圈与轴颈用基孔制，外圈与轴承座用基轴制。在承受局部载荷的条件下，心轴轴颈与内圈的配合用基孔制间隙配合，转轮孔与外圈的配合用基轴制过渡配合；转轴与内圈的配合用基孔制过渡配合，轴承座孔与外圈的配合用基轴制间隙配合。其他载荷情况参照处理。（2）推力轴承：上下套圈装配都可紧可松。2、滚动轴承装配拆卸方法装拆前应了解配合零件尺寸，表面粗糙度情况，准备好量具与装拆工具，装配前还要清洗干