竖井掘进机用大型轴承组装方案的制定

发布时间：2018-01-30 浏览次数：551

　　摘　要：本文主要介绍了竖井掘进机用大型轴承装配工艺方案的制定过程。
　　关键词：竖井掘进机；大型轴承；装配工艺方案
　　0　引言
　　竖井掘进机主要由支撑装置、动力头、刀盘组件等主要部件组成，是采用当代机械、电气、液压等新技术设计而成的用于核电、矿山等需要垂直打眼、扩眼的大型设备。基于产品的结构特点，动力头作为设备的动力源，其装配质量的高低决定了产品的质量，由于其属于新产品，没有实际的组装经验，并且需要一次组装成功，从而为组装方案的制定增加了难度。
　　1　方案分析
　　1.1动力头结构分析
　　动力头主要由上箱体、下箱体、轴、齿轮，轴承，法兰等零件组成。通过对零件装配关系的分析，其中轴承的组装成为所有零件的组装重点。
　　1.2轴承结构分析
　　动力头中所用的轴承如表1所示。 　　根据以上特点，轴承内外圈为分体结构，可分开组装，重点需考虑轴承的吊装。
　　1.3装配关系分析
　　轴承内圈与轴为过盈配合，轴承外圈与箱体为间隙配合。
　　1.3.1过盈联接装配的技术要求
　　①合适的过盈量。过盈量太小不能满足传递转矩的要求，过盈量太大则增加装配难度。
　　②有较高的的配合表面精度。配合表面应有较高的形状、位置精度和较细的表面粗糙度。装配时，注意保持轴孔的同轴度要求。以保证有较高的对中性。
　　③有适当的倒角。为了便于装配，孔端和轴端应有-倒角。
　　1.3.2过盈联接的装配方法
　　圆柱面过盈配合的装配方法主要有：捶击法、压入法、温差法。当配合尺寸较小和过盈量不大时，可选用锤击法和压入法。当配合尺寸较大并且过盈量较大时，可选择温差法。
　　锤击法特点：这种方法简单，但导向性不好，容易发生歪斜。适用于单件、小批量生产和配合要求低，配合长度较短的联接。
　　压入法特点：可通过压力机或辅助工装压入。压入过程必须连续，速度不宜太快。压入时，必须保证孔和轴的轴线一致，不允许有倾斜的现象。
　　温差法可分为热装法和冷装法。热装法是利用金属材料热胀冷缩的物理特性进行装配的。其方法是，在具有过盈配合的两零件中，将包容件加热，使之胀大，然后将被包容件装入到配合位置。热装的加热方法，根据套件尺寸的大小而定，可选用燃气炉、电炉、油浴加热、乙炔火焰加热、感应加热器加热。加热温度一般为80℃100℃。因感应加热器具有安全可靠、操作环境干净、加热方便等优点。冷装法：装配时将被包容件冷却，使其尺寸收缩，再装入包容件使其达到配合位置的方法。过盈量小的小型配合件和薄壁套可用干冰冷缩，可冷至78℃。对于过盈量较大的配合件，可采用液氨冷缩，可冷至195℃。对于中小型零件还可采用低温冷柜冷却。温差法装配要点：①加热或冷却零件，要使其产生足够的收缩量。②装配零件要迅速、准确，否则会使装配进行到一半卡住，造成废品。但竖井机所用轴承较大，现有加热器能否满足使用要求需要进一步确定。
　　2　方案制定
　　根据分析，可以确定：
　　①需要考虑轴承吊装问题。
　　②需要考虑轴承入口倒角问题。
　　③轴承内圈采用热装法。需要验证现有设备（BGJ-95-4轴承加热器）的加热能力。
　　④轴承外圈采用敲击法组装。
　　2.1轴承吊装问题的解决
　　在本项目中，轴承为特殊定制的，根据轴承的结构，通过与设计沟通，确定了轴承的Z佳吊装位置，协同轴承厂家制作轴承时增加螺纹孔。组装时通过吊环螺栓即可平稳起吊轴承。
　　2.2轴承入口倒角问题
　　通过对箱体结构的变动，减小了轴承与箱体的接触范围，降低了组装难度。（图1） 　　改图前：箱体上轴承入口倒角为C20，轴承组装距离较长。
　　改图后：箱体上轴承定位处改为阶梯状，减小了轴承的组装距离。
　　2.3轴承加热器加热能力试验
　　2.3.1试验方法
　　选取与轴承内圈尺寸大小基本相同的齿圈放入加热器，通过测量加热前齿圈内孔尺寸、加热后齿圈内孔尺寸、加热时间及齿圈温度作为该轴承加热器能否加热大型轴承的判定依据。
　　2.3.2试验过程
　　①选择与轴承大小接近的齿圈。 　　②加热过程。 　　③测量数据。
　　加热时间30min，齿圈温度达到81℃，符合轴承加热（80-100）℃温度要求。 　　2.3.3试验结论
　　通过试验判定BGJ95-4轴承加热器可以满足竖井掘进机项目中293/800EMB（φ800×φ1180×230）等大型轴承的加热组装需求。
　　3　结束语
　　竖井掘进机大型轴承组装方案的制定，有效保证了动力头的组装质量和效率。在项目具体实施阶段，也验证了方案的可行性。