实体保持架动平衡卡具的设计

隋善勇

(哈尔滨市城乡建设委员会，哈尔滨 150070)

发动机轴承用低孔率酚醛胶木实体保持架采用车、钻削工艺加工，这种实体保持架在轴承的运转过程中，尤其是在高速工况条件下，由于保持架的质心与旋转中心不重合，将引起保持架局部的不均衡磨损；伴随着轴承的使用，不均衡磨损会越来越严重，轴承的振动和噪声也随之增强；当这种局部磨损达到保持架的磨损极限，将直接导致保持架失效，造成轴承的过早报废。虽然偏心磨损不可避免，但可以通过对保持架进行动平衡校准，达到减小偏心磨损，延长轴承使用寿命的目的。

1 轴套式动平衡卡具存在的问题

大多数实体保持架的结构特点为直径较大，壁厚较薄，腔体中空。由于其没有可以直接放置到动平衡检测机上的轴结构，所以，需要设计卡具来搭载保持架在平衡机上进行检测。

以往的保持架工装卡具，是根据将保持架直接套在卡具上的简单思路进行的设计，如轴套式动平衡卡具，分为内锁点和外锁点两种结构，如图1所示。

这种卡具无论在动平衡测量还是在库房管理上都存在诸多问题。

(1)保持架的定位面与卡具定位面存在较大的尺寸差异，定位面存在合理的制造公差，而卡具定位面公差确定且唯一，因此，在测量时，往往需要使用塞胶纸(间隙配合)或者将保持架压入(过盈配合)，这样可能会引起保持架变形，对保持架的动平衡测量精度产生较大影响。

图1 轴套式内锁点、外锁点卡具结构示意图

(2)卡具本身的自平衡方法较原始，系采用贴橡皮泥的方法平衡卡具。平衡后的卡具稳定性差，间隔一段时期不用、卡具使用过程中发生橡皮泥脱落等，都需要对卡具进行重新平衡。

(3)卡具种类繁多。内锁点与外锁点保持架的平衡卡具不能通用，不同型号保持架间平衡卡具的互换性差，甚至尺寸相同公差不同的保持架卡具都不可互相通用，导致卡具种类繁多，保存、管理工作量大，存储占用空间大。

(4)卡具重而保持架相对较轻，这种搭载方式导致动平衡精度受限，保持架的修磨精度也不会太高。

(5)工作效率低，安装、拆卸保持架的时间长，且安装依赖于操作者经验，对保持架平衡精度的影响重大。

2 新型夹具的设计

对保持架工艺和不平衡机理进行研究，在确保保持架内径与倒角加工基准统一，卡具与保持架内径倒角基准统一，保持架和卡具的旋转中心同心的基础上，设计的新型卡具如图2所示。

图2 新型卡具结构示意图

新型卡具依靠卡具两端的锥形圆盘对保持架进行定位夹持，模拟保持架在工作过程中的运转状态，卡具本身则依靠锥形盘双侧的平衡块进行自我平衡。锥形盘结构如图3所示。卡具的安装过程如图4所示。

图3 锥形盘结构示意图

图4 新型卡具装配结构示意图

3 卡具的特点

(1)高结构通配性。卡具锥形盘只夹持保持架的倒角，保持架锁点不产生影响；锥形面有一定的尺寸范围，两片锥形盘有一定调节距离，因此，在一定内径尺寸范围内所有保持架结构均可以使用，对不同型号保持架的通配性好。

(2)高尺寸通配性。锥形盘采用斜坡设计，通常为45°倒角斜坡，通过调整两片锥形盘的距离，可以使保持架牢固地固定在锥形盘斜坡面上，消除了制造公差对个体的影响。

(3)卡具自平衡方法合理。锥形盘采用4组12个平衡块进行平衡，调整简单，平衡块稳定性高，不容易发生脱落或变形，更换产品型号，只要在卡具尺寸调节范围内不需要重新平衡卡具。

(4)卡具夹持结构合理。设计模拟了保持架实际工作运转状态，保持架质心与旋转轴同心，保持架修整时不会对夹持结构有任何影响。随着不平衡级别的降低，保持架精度提高。安装检测时工作效率高，安装、拆卸平均时间短，人工经验对平衡的品质影响小。

(5)卡具存储、管理方便。对比原轴套式卡具，新型卡具种类少，库房管理简化，要求存储空间小。