轴承棒料700T切料机大齿轮改造

李爱民，王鑫，王连朴

(哈尔滨轴承集团公司 锻压分厂，哈尔滨 150036)

1 切料机构及分析

切料是轴承锻造加工的第1道工序，700T切料机用于将棒料剪切成加工轴承锻件所需的坯料，其最大切料直径为120 mm，传动机构如图1所示。由图1可知，传动机构的传递路线为：电动机→皮带轮→小齿轮→大齿轮→偏心轴→切料刀板架。切料机中大齿轮旋转1周，移动刀板上、下运动1次，完成1次剪切任务。大齿轮结构如图2所示，为圆盘式(腹板式)结构。由于受轮毂形状的限制，轮齿相对于偏心轴是固定的，不能变换角度。因此，切料过程中大齿轮只有在直径方向对应的2点受力，其他位置均为空转，这样使得受力点附近的三四个轮齿长时间处于疲劳状态，可能会在齿根部出现裂纹，甚至断裂。而轮毂形状十分复杂，齿轮体积大，造价费用高，必须采取措施预防齿根疲劳断裂的发生。

1—大齿轮；2—小齿轮；3—电动机；4—皮带轮；5—偏心轴；6—切料刀板架图1 700T切料机传动机构示意图

图2 大齿轮结构示意图

2 改造方案

2.1 大齿轮结构改造

改造后的大齿轮结构如图3所示。依大齿轮腹板厚度的一半，制作1个圆环，圆环中心有1个厚度与腹板相等、宽度为100 mm的环形带。在大齿轮腹板上依圆环外径尺寸车出厚度为腹板厚度一半的止口(台肩)，并将齿圈与轮毂分离。用制作的圆环将分开的齿圈与轮毂用定位销和螺栓连接，实现齿圈相对于轮毂的角度变换，进而改善大齿轮轮齿的受力状态，提高大齿轮的使用寿命。

1—齿圈；2—圆环；3—定位销；4—轮毂图3 改造后大齿轮结构

2.2 定位销直径的确定

切料时的剪切力为

F1=πR2τb1，

(1)

式中：R为最大切料半径，mm；τb1为所切料在650～700 ℃时的剪切疲劳强度，MPa。

切料时的剪切力矩为

M1=F1R1，

(2)

式中：R1为大齿轮半径。

定位销所承受剪切力为

F2=Nπr2τb2，

(3)

式中：N为定位销个数；r为定位销半径，mm；τb2为定位销材料的剪切疲劳强度，MPa。

定位销所承受剪切力矩为

M2=F2R2，

(4)

M3=F2R3,

(5)

式中：R2，R3为定位销距齿轮中心距离。

2.3 注意事项

(1)应先在腹板上车出止口，按圆环上螺栓孔配钻腹板上的螺栓孔，并将齿圈与轮毂分离；再用圆环将齿圈与轮毂连接，用螺栓固定后钻定位销孔，并安装定位销。

(2)环带外径面和齿圈内径面为紧配合，这2个尺寸直接关系到改造后的齿轮是否同心。

(3)齿圈与轮毂分离前钻螺栓孔时，要分别做好标记，以确保在装配时轮齿与轮毂的位置不变。

(4)切料加工前应对大齿轮进行消除内应力处理，避免轮毂与齿圈分离时齿圈产生扭曲变形，甚至出现裂纹。

3 结束语

大齿轮改造后，齿圈相对于轮毂可以随意变换角度，改善了受力状态，齿轮的寿命提高了5倍以上，大幅度降低了维修费用和维修时间，满足了生产要求。