【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 21 第 3 章 曲柄壓力機(jī)偏心軸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 偏心機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn) 曲軸是曲柄壓力機(jī)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的主要零件，它與滑塊的行程和允許作用力有關(guān)，因此設(shè)計(jì)壓力機(jī)時(shí)都從曲軸開(kāi)始。通用壓力機(jī)的偏心機(jī)構(gòu)有以下四種。 在曲柄壓力機(jī)中，常見(jiàn)的曲軸有三種型式，即曲軸、曲拐軸和偏心軸。曲軸為壓力機(jī)的重要舉例：，受力復(fù)雜，故制造條件要求較高，一般用 45 號(hào)鋼鍛制而成。鍛比一般取 2． 5— 3。有些中大型壓力機(jī)的曲軸則用合金鋼鍛制，如 40Cr、 37SiMn zMoV、 18C rMnN。 B，鍛比需要大于 3。對(duì) 于小型壓力機(jī)的曲軸，國(guó)內(nèi)有些制造廠用球墨鑄鐵 QT60— 2 鑄造。鍛制的曲軸加工后應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，有時(shí)還要在兩端切割試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。對(duì)于大型曲軸，有時(shí)在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以 改善淬透性，提高機(jī)械性曲軸支承頸和曲柄頸 (或曲拐頸 )需加以精車(chē)或磨光。為了延長(zhǎng)曲軸壽命，在各軸頸特是圓角處，最好用滾子輾壓強(qiáng)化。 這四種曲軸的特點(diǎn)分別是： （ 1）曲軸式 在支承頸與曲柄頸之間的曲柄臂，曲柄半徑 R較大，適用于較大行程的壓力機(jī)，按曲柄數(shù)目又可分為單曲柄和雙曲柄，后者適用于工作臺(tái)面較大的壓力機(jī)，純曲軸毛坯為鍛件 ，機(jī)械加工比較困難。 （ 2） 偏心軸 曲軸頸粗而短，支承座間距小，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。缺點(diǎn)是偏心直徑大，摩擦耗損多，制造困難，適用于行程小的壓力機(jī)。 （ 3） 曲拐軸 曲拐頸在軸的一端，行程懸臂，剛性較差。隨著曲柄半徑的增加，軸頸 d02增加，摩擦耗損也增大，因此，曲柄半徑 R不能取得太大。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，若設(shè)偏心套行程可以調(diào)節(jié)，適用于開(kāi)式單柱壓力 機(jī)。 （ 4） 偏心齒輪 偏心齒輪安裝在芯軸上并繞芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)偏心齒輪與芯軸的偏心距實(shí)現(xiàn)曲柄機(jī)構(gòu)動(dòng)作，應(yīng)用于大中型壓力機(jī)芯軸僅受彎矩，偏心齒輪受扭矩作用 ，負(fù)荷分配合理，加工制造業(yè)方便，偏心齒輪一般用鑄造毛坯，芯軸加工容易。機(jī)身結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。但偏心部分直徑較大工作時(shí)摩擦耗損增 22 加，若采用懸臂結(jié)構(gòu)可以減少摩擦損失，但剛度下降，超載時(shí)比曲軸式容易發(fā)生卡死現(xiàn)象。 綜上可選偏心軸。 偏心軸設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)尺寸 3— 1 曲拐軸 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 支撐頸直徑： d02)(7 mmFg? 小端支撐頸：0201 )~( dd ? 偏心頸直徑： ?Ad （ ～ ） d02 gF為公稱壓力（ KN） 根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)公式求得 mmP g ???? 取整得：mmd 19002 ? 0201 )~( d?=() 190=99144mm 取整得：d 11001 ? ?? ~ dA ）（（ ） 190= 23 取整得：mmdA 135? 偏心軸材料選擇 偏心軸材料采用優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，如 4 40Cr等，要求使用鍛造毛坯，粗加工后調(diào)質(zhì)處理，重要的曲軸和芯軸要在毛坯端部取式樣做力學(xué)性能檢測(cè)，表面粗糙度要求達(dá)到 Ra(— )微米，各圓角半徑要嚴(yán)格保證圓樣尺寸和表面質(zhì)量，最后采用滾壓強(qiáng)化表面以提高疲勞壽命。根據(jù)資料選擇得以下數(shù)據(jù)： 40 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 241～ 286HBS,抗拉強(qiáng)度為MPaB 685??， 屈服強(qiáng)度 MPas 490??，彎曲疲勞強(qiáng)度極限3351??，剪切疲勞極 限為： MPa1851??，許用彎曲應(yīng)力為? ? 701 ??。 拐軸行程調(diào)節(jié)裝置 為了適應(yīng)不同的沖壓工藝要求，許多開(kāi)式壓力機(jī)行程的大小是可以調(diào)節(jié)的．如軸行程調(diào)節(jié)裝置，如圖 32所示，偏心套 1相對(duì)于軸 3的軸頸有一偏心距，而連桿套在偏心套上，因此，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套，即能調(diào)整行程的大小。偏心套的端面開(kāi)有溝槽，與調(diào)節(jié)套 2 端面的溝槽相互咬合。當(dāng)調(diào)節(jié)行程時(shí)，松開(kāi)鎖緊套 5，即可拉出法藍(lán) 4及調(diào) 節(jié)套 2，使溝槽脫開(kāi)，此時(shí)即可利用偏心套圓周上的扳手孔旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)套來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套至所需位置，然后按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊套，使調(diào)節(jié)套與偏心套的端面溝槽重新咬合。 24 32 25 第 4 章 離合器和制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 離合器的位置選擇 采用摩擦離合器時(shí)，對(duì)于具有兩級(jí)或兩級(jí)以上的壓力機(jī)，離合器可以置于轉(zhuǎn)速較低的曲軸上，也可置于中間傳動(dòng)軸上。當(dāng)摩擦離合器安裝在低速軸上時(shí)，加速壓力機(jī)從動(dòng)部分所需的功和離合器結(jié)合時(shí)所消耗的摩擦功都比 較小，因此能量消耗較小，離合器工作條件也好。但是低速軸上的離合器需要傳遞較大的扭矩，因而結(jié)構(gòu)尺寸較大；此外，從傳動(dòng)系統(tǒng)布置來(lái)看，閉式通用壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)近年來(lái)多封閉在機(jī)身內(nèi)，并用偏心齒輪，致使離合器不便安裝在偏心齒輪軸上，通常置于轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)軸上。 行程次數(shù)較高的壓力機(jī)離合器最好安裝在曲軸上，因?yàn)檫@樣可以利用大齒輪的飛輪作用，能量損失小，離合器工作條件也好。行程次數(shù)較低的壓力機(jī)，由于曲軸轉(zhuǎn)速較低，最后一級(jí)大齒輪的飛輪作用已不明顯。為了縮小離合器尺寸，降低制造成本，且由于結(jié)構(gòu)布置的要求，離合器多置于轉(zhuǎn)速較 高的傳動(dòng)軸上，一般在飛輪軸上。 故本壓力機(jī)離合器安裝在飛輪上。 浮動(dòng)鑲塊式離合器的特點(diǎn) 采用浮動(dòng)嵌塊式摩擦制動(dòng)器和離合器。制動(dòng)器懸在支撐左端，離合器安裝在兩支撐中間。摩擦離合器具有剛性離合器不具備的許多優(yōu)點(diǎn)：離合器和制動(dòng)器動(dòng)作協(xié)調(diào)，能隨時(shí)接合和或分離，容易實(shí)現(xiàn)寸動(dòng)行 4— 1離合器結(jié)構(gòu)圖 程，便于調(diào)整模具和安裝人身保護(hù)裝 26 置；結(jié)合平穩(wěn)，能在較高轉(zhuǎn)速下工作；能傳遞較大扭矩。 浮動(dòng)嵌塊式摩擦離合器的主要部分包括大皮帶輪、主要摩擦盤(pán)和環(huán)狀活塞等。從動(dòng)部分為從動(dòng)盤(pán)、從動(dòng)軸及制動(dòng)器的內(nèi) 盤(pán)等。連接零件是主動(dòng)摩擦盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)上的浮動(dòng)嵌塊。它的操作系統(tǒng)由氣缸（在大皮帶輪上）、環(huán)狀活塞和壓縮空氣控制系統(tǒng)組成。浮動(dòng)嵌塊的端面為長(zhǎng)圓形，用石棉塑料制成，共有十塊，在從動(dòng)盤(pán)上沿圓周方向均勻分布，并且可在從動(dòng)盤(pán)的長(zhǎng)圓形孔中沿軸向滑動(dòng)。需要離合器接合時(shí)，操縱電磁空氣分配閥，使壓縮空氣從左端經(jīng)離合器的中間孔道和連接管，進(jìn)入離合器的氣缸，克服脫開(kāi)彈簧的作用力，推動(dòng)環(huán)形活塞向右移動(dòng)，將浮動(dòng)嵌塊壓緊在主動(dòng)摩擦盤(pán)上，依靠它們之間的摩擦力所形成的摩擦力矩，由大皮帶輪帶動(dòng)離合器軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要離合器脫開(kāi)時(shí)，操縱電磁空氣分配閥 ，使離合器氣缸排氣，在脫開(kāi)彈簧的作用下，環(huán)狀活塞向右復(fù)位，于是活塞、浮動(dòng)嵌塊和主動(dòng)摩擦盤(pán)松開(kāi)，大皮帶輪空轉(zhuǎn)，同時(shí)在制動(dòng)器的作用下，離合器軸停止運(yùn)動(dòng)。 離合器的設(shè)計(jì) （ 1） 確定摩擦副平面尺寸 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 摩擦半徑 3 qibc4 MgR ????? ? 式中 gM—— 偏心齒輪上公稱扭矩 ?—— 儲(chǔ)備系數(shù) i—— 離合器軸至曲軸速比 ?—— 傳動(dòng)效率 ?—— 摩擦系數(shù) q—— 摩擦副上壓強(qiáng) b—— 摩擦環(huán)相對(duì)寬度 由之前公式可得 tg ?????? ? 27 查表可得： ?? Pa1010q 5?? ? .c? ?? 942? 代入公式得： 3 3 6 ???????? ?? ?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 摩擦環(huán)寬度及嵌塊排列方式 ?RBb ???? ? 查表，選用長(zhǎng)圓形嵌塊，有關(guān)尺寸為 ： ?， ?， ?， 2i ? BlB 1 ?????? 決定用單行排列，但實(shí)際的摩擦環(huán)寬度為 ： cm9lr2B 1 ???， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 嵌塊數(shù)目 cBR2 i ??????? ?? ?Z 取 z=10 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 修正系數(shù) ??? ? 28 zFc i ???????? ?? ? 保證摩擦半徑不變，即qcbbcq ???? 55 ??? ???????? （ 2） 確定摩擦副厚度尺寸 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 摩擦盤(pán)厚度 ? ?jz??lRMh tp ? 式中 ? ? mNj ??? 51030? 代入上式得 ： 64p ??????? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 摩擦材料厚度 . 6hh p ??? 選 h=2cm，符合嵌塊厚度的工廠標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3） 確定氣缸活塞面積及行程 傳遞扭矩所需壓緊力為： 44i1 ???????? ? 克服彈性力為： 312 ??? 總的壓緊 力為： 29 43421 ???????? 氣缸活塞面積為： 25 4ll QKF ?? ???? 活塞行程取為 2~3mm。 （ 4） 工作能力核算 錯(cuò) 誤 !未找到引用源。 摩擦系數(shù)核算 nnCFAK? 2cwI21A . 8202ni2w ??????? ?? 由于離合器轉(zhuǎn)速較高，系數(shù)取 ， 20 ??， 20c ?????， 3????， 2i ????? 取 ? 所 以? ?min/ 23 ?????? cm 查表? ? ? ? ? ?KKcmJK ??? ,min/150 2 所以該浮動(dòng)鑲塊式離合器合適。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 摩擦元件使用壽命核算 以每班實(shí)際工作 7h，每天工作兩班計(jì)算，則壽命為 30 ? ? 21p0 ????????? ）（? 查表? ?mNcm ??? ? /105 8 dD 128 ??????? ? 按每年 300 工作日計(jì)算，約為 年，大于 6 個(gè)月，故合格。 摩擦制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)制動(dòng)器的出發(fā)點(diǎn)是使制動(dòng)力矩所作的功以吸收離合器脫開(kāi)后從動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能，即在規(guī)定的制動(dòng)角下使滑塊停止運(yùn)動(dòng)。即cz EA? zA—— 制動(dòng)力矩所作的功 cE—— 從動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能 從動(dòng)輪的動(dòng)能 ：221 wIE cc ? 制動(dòng) 力 矩 所 做 的 功 為：?zz Md? ?0 用最大的制動(dòng)力矩表示為 ： 4 — 2制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖 zzzz MKA ?1? zK—— 制動(dòng)器軸上最大制動(dòng)力矩 31 zM—— 力矩增大系數(shù) z?—— 制動(dòng)器軸上制動(dòng)角 iwIKiwIK qczqcz ?? 22M22z ?? q?—— 芯軸上制動(dòng)角。 制動(dòng)器扭矩的計(jì)算 （ 1） 確定制動(dòng)力矩 41205nq ?? ? ， 所以 ?z。 20 mkgII c ????? ??????? sniw ?? mNiwIKMqczz ?????????? 322 2 ?? （ 2）確定摩擦副的摩擦直徑及平面尺寸 摩擦半徑 3 4 qbcMR zu ??? 選?b， ?c， ??， a1010 5 Pq ?? 所以)( 83733 5 mR ????????? 根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取 cmR 23?? 摩擦環(huán)寬度及鑲塊排列方式 32 ?RBb? 則 )()( cmmRbB ?????? ? 查表 55，選用長(zhǎng)圓形鑲塊有關(guān)尺寸為： 21 , cmFcmhcmlcmr i ???? 則 1 ?????? lrBlB 決定用一行排列，但此時(shí)實(shí)際的摩擦環(huán)寬度變?yōu)閏mB 1039。 ? 鑲塊數(shù)目 39。 ??????? cmcmF cBzi?? 取 z=10 修正有關(guān)參數(shù) 由于實(shí)際摩擦環(huán)寬度變小，鑲塊數(shù)目選少， b,c 的值改變較多，故需修正 并重算 q 值。 39。39。 ???RBb 39。39。 ???? ??? BRzFc i?? 又 3 4 qbcMR z??? ? 要保證 ?R 不變，則需 b,c,q 的乘積不變，即 39。39。39。 qcbbcq? 式中 39。39。39。 , qcb 為修正后的數(shù)值， 所以 5539。39。39。39。 Pqcbbcqq