胀紧套在机械压力机主轴上的应用

文／易序磊·江铃汽车股份有限公司

胀紧套在机械压力机主轴上的应用

文／易序磊·江铃汽车股份有限公司

易序磊，冲压设备技术员，助理工程师，主要从事冲压设备的维修、保养工作，主持完成江铃冲压厂E4S-600机械压机线主轴改造项目和压机飞轮支撑套的改造项目，进一步提高了压机的使用稳定性。

本文介绍了机械压力机的传动系统和结构，机械压力机主轴上采用花键联接存在的一些问题，以及将胀紧套联接方式运用到机械压力机主轴的优势及胀紧套的工作原理和特点，同时，还介绍了胀紧套运用到主轴上需要考虑的因素，胀紧套的各项性能参数是否满足工作要求。

随着目前汽车产业的迅速发展，对冲压的要求也越来越高，无论从生产效率，还是冲压质量，都需要大力发展。然而，冲压工艺最重要的部分——冲压设备，是保证冲压生产稳定和快速发展的基础。冲压设备主要是指压力机，其中压力机包括机械压力机、油压机和伺服压力机等，目前运用最广的是机械压力机。然而机械压力机的主轴上会出现一种较大的故障，且故障维修较困难、成本高、维修时间长。

机械压力机是通过主电机带动飞轮转动，然后通过离合器—制动器的动作将飞轮上的能量传递到主轴上，再通过齿轮和连杆机构将动力传递到滑块，最后通过滑块和工作台上的模具实现冲压作业，机械压力机传动系统如图1所示。机械压力机主轴（高速轴）与离合器—制动器花盘连接的形式采用的是花键内齿套的形式（图2）。

由于机械压力机工作时振动较大，而内齿套与主轴的花键联接存在一定的间隙，造成花键内齿套和主轴上的花键容易出现磨损现象（见图3和图4），导致内齿套和主轴报废，增加设备成本。同时，内齿套的安装工作非常复杂，工作强度大。根据内齿套的联接方式存在的一些问题，需在联接结构方面进行改进，使用一种全新的联接结构，使得维修方便，增加对主轴的保护功能，同时备件容易购买，维修成本较低，胀紧套联接形式就可以很好的解决这些问题。

胀紧套联接技术

胀紧套是一种无键联接装置，其原理和用途是通过高强度拉力螺栓的作用，在内环与轴之间、外环与轮毂之间产生巨大抱紧力，以实现机件与轴的无键联接。胀紧套结构由外环、内环和螺栓组组成，内环与外环的接触表面为圆锥面，见图5。

胀紧套联接的工作原理：通过拧动螺栓组，在螺栓拉伸力的作用下内环沿接触面移动发生挤压，在一定挤压范围内，内环在挤压力作用下其内径变形缩小，使得内环挤压并抱紧压机主轴。在内环与机械压机主轴间静摩擦力和花盘轮毂与外环之间静摩擦力的作用下，将飞轮上的能量传递给压机主轴，最终实现冲压作业。采用胀紧套联接主要有以下优点：

⑴安装和调整方便。胀紧套安装时无须加热，冷却或加压设备，只需将螺栓按要求的力矩拧紧即可。且调整方便，可以将轮毂在轴上方便地调整到所需位置。

⑵胀紧套的使用寿命长，强度高。胀紧套依靠摩擦传动，对被联接件没有键槽削弱，也无相对运动，工作中不会产生磨损。

⑶胀紧套在超载时，将失去联接作用，可以保护设备不受损害。

图1 机械压力机传动系统

图2 内齿套与主轴花键联接

图3 内齿套花键的磨损

图4 主轴花键的磨损

图5 胀紧套结构

⑷胀紧套联接可以承受多重负荷，其结构可以做成多种样式。

⑸胀紧套拆卸方便，且具有良好的互换性和备件购买容易。由于胀紧套能把较大配合间隙的轴毂结合起来，拆卸时将螺栓拧松，即可使被联接件容易拆卸。胀紧时，接触面紧密贴合不易锈蚀，也便于拆开。

胀紧套技术在机械压机主轴上的应用

根据胀紧套的工作原理、结构和优点等，可以将胀紧套联接技术运用到机械压力机主轴上，将以往的花键联接替换掉。然而，胀紧套联接技术运用到机械压力机主轴上需要考虑以下因素：

⑴胀紧套传递的扭矩需大于或等于主轴工作时传递的扭矩。

⑵胀紧套承受的轴向载荷必须大于或等于离合器-制动器动作时的轴向载荷。

⑶胀紧套径向力必须大于或等于胀紧套与主轴结合面的压力。

⑷胀紧套传递力必须大于或等于主轴需要传递的力。

⑸胀紧套的内圈直径必须与主轴外径相近，外圈直径必须与花键轮毂的直径相近。

胀紧套联接结构设计的主要内容是传递扭矩能力的计算，轴向载荷的计算，以及联接螺栓的直径和拧紧力矩的计算，设计计算的目的是让传扭结构在正常传递外载荷时既不发生相对运动，同时又能保证各联接件在装配力的作用下不造成损坏。现以E4S-600MBC闭式机械压力机的主轴为例，根据手册查得此类型压力机的离合器与制动器传递的扭矩分别为39200N·m和30870N·m，并通过主轴和花盘轮毂的尺寸，初步选用PL140X190AD-N系列的胀紧套。

从E4S-600MBC闭式机械压力机现场的使用情况来看，更换胀紧套以后，压力机运转平稳，各方面输出的力矩和压力都能满足工作要求，而且工作时，压机的振动也有一些减小，现场维修的工作强度和次数也下降了。

结束语

机械压机主轴上采用胀紧套联接方式替代花键联接方式，不但可以降低安装和拆卸的工作强度，而且可以进一步保护主轴不被过载损坏，同时，还减低了维修成本，增加了使用寿命，这里根据使用过程中的经验，总结和介绍了机械压力机的结构原理、技术特点，以及结合实例进行计算和实际应用，对于提高压机主轴的使用寿命具有积极的意义。