满足动平衡要求的接管加工方法

周梅斌，朱昌平

泰尔重工集团股份有限公司 安徽马鞍山 243000

1 序言

目前，各行业对联轴器的高速平稳性要求越来越高。接管广泛运用于鼓形齿式、膜片式及十字轴式等各种类型的联轴器上。在高速运转的情况下，平衡块质量过大会引起很大的离心力，高速联轴器一般都会对平衡块质量加以限制，这就要求高速联轴器中的接管有很好的动平衡精度。为使接管有较好的动平衡精度，现有技术方案为：①原材料选用高精度无缝钢管。②原材料采用普通无缝钢管，内孔、外圆全部加工。

原材料选用高精度无缝钢管的缺点，是原材料采购必须有一定的批量。由于接管的规格品种多，一般批量不大，所以原材料难以采购。即使偶尔有批量能采购到，采购成本也比普通钢管高很多。

原材料选用普通无缝钢管的缺点是：国家标准允许普通钢管有一定程度的弯曲和壁厚不均匀等，为满足动平衡要求，接管的内孔和外圆都必须进行加工。如果接管短还容易加工，而稍长一点的接管内孔加工很困难，特别是很长的接管，需要特殊加工设备（如深孔镗床），这样不仅加工周期长，而且加工成本非常高。

加工接管外圆很方便。如果原材料采用成本较低的普通钢管，内孔不需要加工，也不需要加平衡块。能否采用偏心车外圆，通过去重来满足接管的动平衡要求，为此进行了分析和计算。

2 分析和计算

图1所示为接管平衡块总质量G和重心距f的关系。其中D为接管的最终外径，D1为接管做动平衡测试时的外径，d为接管的内径。接管在刚性动平衡机上做完动平衡测试，左右两端需要在外径为D的外圆上加平衡块质量，分别为G1、G2，此时接管的质量为M1。平衡块总质量G＝G1＋G2。根据重心坐标公式：XC＝∑Gi·Xi/G，接管重心距f＝（G·D/2）/M1。

图1 接管平衡块总质量G和重心距f的关系示意

图2所示为偏心圆环的重心距E和偏心量e及圆跳动量δ的关系。根据平面图形的形心坐标公式：偏心圆环外圆相对内孔圆跳动量δ＝D1/2＋e－（D1/2－e）＝2e。

图3所示为偏心量e与其他变量的关系。为保证偏心车外圆后的接管重心在车后外圆轴心线上，此时接管质量为M1，需要偏心车削的质量为M，H为接管长度，E为偏心车削量（偏心圆环）的重心距。（钢的比重为0.00785g/mm3）。根据重心坐标公式：XC＝∑Gi·Xi/G，0＝[M1（f＋e）－M·E]/（M1－M），则可得出

图2 偏心圆环的重心距E和偏心量e及圆跳动量δ的关系示意

通过以上分析计算，理论上可以用偏心车外圆的方法，通过去重来满足接管动平衡要求。

图3 偏心量e与其他变量的关系示意

3 工艺方案

联轴器上的接管两端有焊接止口（见图4），满足动平衡要求的工艺路线为：下料→车外圆→动平衡测试→称重→计算圆跳动量→偏心车外圆→车焊接止口。接管加工过程及相关计算如下所述。

图4 接管及其焊接止口

（1）下料 将普通无缝钢管锯切至所需长度。

（2）车外圆 卧式车床头架采用自定心卡盘胀一端内孔，尾座用活动伞形顶针顶另一端，车外圆及端面。需保证外圆全部见光，长度车至图样要求尺寸，并将此时的外圆尺寸D1标记在接管外圆上。

（3）动平衡测试 在永久定标带传动的刚性转子平衡机上测试，测试结果为在D/2平衡半径上的左端需加平衡块G1，右端需加平衡块G2，在接管两端外圆需加平衡块的位置上分别标记平衡块的质量G1和G2。

（4）称重 将此时的接管称重，实际质量为M1，在接管外圆上标记接管实际质量。

（5）计算圆跳动量 已知D1、D、H、G1、G2和M1，计算圆跳动量δ。相关计算公式如下：M＝（M为待车偏心圆环的质量，单位为g）；f＝[（G1＋G2）D/2]/M1；E＝将圆跳动量计算公式在Excel中编制成计算小软件（见表1），使得计算方便快捷。

表1 圆跳动量计算用Excel表

（6）偏心车外圆 卧式车床头架采用单动卡盘胀一端内孔，尾座采用顶针顶单动卡盘，打表校正两端外圆分别达到圆跳动量δ的要求。注意：最低点为需要加平衡块的位置，偏心车外圆。

（7）车焊接止口 以接管外圆为基准搭中心架，分别车两端焊接止口至满足图样要求。

4 结束语

该加工方法已申请国家发明专利，专利申请号为CN201811243925A。采用该方法加工的接管，在与其他零部件组焊前就已精确满足了静平衡要求，同时也大致满足了动平衡要求，使相应的高速联轴器平衡块质量大大减小，从而满足了产品的高速平稳性要求。该加工方法具有制造成本低、加工效率高和质量可靠的优点，为公司创造了很好的经济效益。