【文章內容簡介】 21 第 3 章 曲柄壓力機偏心軸機構設計 偏心機構的分類及特點 曲軸是曲柄壓力機傳遞運動和動力的主要零件，它與滑塊的行程和允許作用力有關，因此設計壓力機時都從曲軸開始。通用壓力機的偏心機構有以下四種。 在曲柄壓力機中，常見的曲軸有三種型式，即曲軸、曲拐軸和偏心軸。曲軸為壓力機的重要舉例：，受力復雜，故制造條件要求較高，一般用 45 號鋼鍛制而成。鍛比一般取 2． 5— 3。有些中大型壓力機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 于小型壓力機的曲軸，國內有些制造廠用球墨鑄鐵 QT60— 2 鑄造。鍛制的曲軸加工后應進行調質處理，有時還要在兩端切割試件進行機械性能試驗。對于大型曲軸，有時在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以 改善淬透性，提高機械性曲軸支承頸和曲柄頸 (或曲拐頸 )需加以精車或磨光。為了延長曲軸壽命，在各軸頸特是圓角處，最好用滾子輾壓強化。 這四種曲軸的特點分別是： （ 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，按曲柄數(shù)目又可分為單曲柄和雙曲柄，后者適用于工作臺面較大的壓力機，純曲軸毛坯為鍛件 ，機械加工比較困難。 （ 2） 偏心軸 曲軸頸粗而短，支承座間距小，結構緊湊，剛性好。缺點是偏心直徑大，摩擦耗損多，制造困難，適用于行程小的壓力機。 （ 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。但其結構簡單，制造方便，若設偏心套行程可以調節(jié)，適用于開式單柱壓力 機。 （ 4） 偏心齒輪 偏心齒輪安裝在芯軸上并繞芯軸轉動，通過偏心齒輪與芯軸的偏心距實現(xiàn)曲柄機構動作，應用于大中型壓力機芯軸僅受彎矩，偏心齒輪受扭矩作用 ，負荷分配合理，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。機身結構比較簡單。但偏心部分直徑較大工作時摩擦耗損增 22 加，若采用懸臂結構可以減少摩擦損失，但剛度下降，超載時比曲軸式容易發(fā)生卡死現(xiàn)象。 綜上可選偏心軸。 偏心軸設計的經驗尺寸 3— 1 曲拐軸 根據經驗公式： 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） 根據以上經驗公式求得 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)質炭素結構鋼或合金結構鋼，如 4 40Cr等，要求使用鍛造毛坯，粗加工后調質處理，重要的曲軸和芯軸要在毛坯端部取式樣做力學性能檢測，表面粗糙度要求達到 Ra(— )微米，各圓角半徑要嚴格保證圓樣尺寸和表面質量，最后采用滾壓強化表面以提高疲勞壽命。根據資料選擇得以下數(shù)據： 40 鋼調質，硬度為 241～ 286HBS,抗拉強度為MPaB 685??， 屈服強度 MPas 490??，彎曲疲勞強度極限3351??，剪切疲勞極 限為： MPa1851??，許用彎曲應力為? ? 701 ??。 拐軸行程調節(jié)裝置 為了適應不同的沖壓工藝要求，許多開式壓力機行程的大小是可以調節(jié)的．如軸行程調節(jié)裝置，如圖 32所示，偏心套 1相對于軸 3的軸頸有一偏心距，而連桿套在偏心套上，因此，轉動偏心套，即能調整行程的大小。偏心套的端面開有溝槽，與調節(jié)套 2 端面的溝槽相互咬合。當調節(jié)行程時，松開鎖緊套 5，即可拉出法藍 4及調 節(jié)套 2，使溝槽脫開，此時即可利用偏心套圓周上的扳手孔旋轉調節(jié)套來調節(jié)轉動偏心套至所需位置，然后按相反方向轉動鎖緊套，使調節(jié)套與偏心套的端面溝槽重新咬合。 24 32 25 第 4 章 離合器和制動器的設計計算 離合器的位置選擇 采用摩擦離合器時，對于具有兩級或兩級以上的壓力機，離合器可以置于轉速較低的曲軸上，也可置于中間傳動軸上。當摩擦離合器安裝在低速軸上時，加速壓力機從動部分所需的功和離合器結合時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，因而結構尺寸較大；此外，從傳動系統(tǒng)布置來看，閉式通用壓力機的傳動系統(tǒng)近年來多封閉在機身內，并用偏心齒輪，致使離合器不便安裝在偏心齒輪軸上，通常置于轉速較高的傳動軸上。 行程次數(shù)較高的壓力機離合器最好安裝在曲軸上，因為這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，由于曲軸轉速較低，最后一級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，且由于結構布置的要求，離合器多置于轉速較 高的傳動軸上，一般在飛輪軸上。 故本壓力機離合器安裝在飛輪上。 浮動鑲塊式離合器的特點 采用浮動嵌塊式摩擦制動器和離合器。制動器懸在支撐左端，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：離合器和制動器動作協(xié)調，能隨時接合和或分離，容易實現(xiàn)寸動行 4— 1離合器結構圖 程，便于調整模具和安裝人身保護裝 26 置；結合平穩(wěn)，能在較高轉速下工作；能傳遞較大扭矩。 浮動嵌塊式摩擦離合器的主要部分包括大皮帶輪、主要摩擦盤和環(huán)狀活塞等。從動部分為從動盤、從動軸及制動器的內 盤等。連接零件是主動摩擦盤和從動盤上的浮動嵌塊。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。浮動嵌塊的端面為長圓形，用石棉塑料制成，共有十塊，在從動盤上沿圓周方向均勻分布，并且可在從動盤的長圓形孔中沿軸向滑動。需要離合器接合時，操縱電磁空氣分配閥，使壓縮空氣從左端經離合器的中間孔道和連接管，進入離合器的氣缸，克服脫開彈簧的作用力，推動環(huán)形活塞向右移動，將浮動嵌塊壓緊在主動摩擦盤上，依靠它們之間的摩擦力所形成的摩擦力矩，由大皮帶輪帶動離合器軸旋轉。當需要離合器脫開時，操縱電磁空氣分配閥 ，使離合器氣缸排氣，在脫開彈簧的作用下，環(huán)狀活塞向右復位，于是活塞、浮動嵌塊和主動摩擦盤松開，大皮帶輪空轉，同時在制動器的作用下，離合器軸停止運動。 離合器的設計 （ 1） 確定摩擦副平面尺寸 錯誤 !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 ?—— 儲備系數(shù) i—— 離合器軸至曲軸速比 ?—— 傳動效率 ?—— 摩擦系數(shù) q—— 摩擦副上壓強 b—— 摩擦環(huán)相對寬度 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，選用長圓形嵌塊，有關尺寸為 ： ?， ?， ?， 2i ? BlB 1 ?????? 決定用單行排列，但實際的摩擦環(huán)寬度為 ： cm9lr2B 1 ???， 錯誤 !未找到引用源。 嵌塊數(shù)目 cBR2 i ??????? ?? ?Z 取 z=10 錯誤 !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 錯誤 !未找到引用源。 摩擦盤厚度 ? ?jz??lRMh tp ? 式中 ? ? mNj ??? 51030? 代入上式得 ： 64p ??????? ? 錯誤 !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準。 （ 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 誤 !未找到引用源。 摩擦系數(shù)核算 nnCFAK? 2cwI21A . 8202ni2w ??????? ?? 由于離合器轉速較高，系數(shù)取 ， 20 ??， 20c ?????， 3????， 2i ????? 取 ? 所 以? ?min/ 23 ?????? cm 查表? ? ? ? ? ?KKcmJK ??? ,min/150 2 所以該浮動鑲塊式離合器合適。 錯誤 !未找到引用源。 摩擦元件使用壽命核算 以每班實際工作 7h，每天工作兩班計算，則壽命為 30 ? ? 21p0 ????????? ）（? 查表? ?mNcm ??? ? /105 8 dD 128 ??????? ? 按每年 300 工作日計算，約為 年，大于 6 個月，故合格。 摩擦制動器設計計算 設計制動器的出發(fā)點是使制動力矩所作的功以吸收離合器脫開后從動系統(tǒng)的動能，即在規(guī)定的制動角下使滑塊停止運動。即cz EA? zA—— 制動力矩所作的功 cE—— 從動系統(tǒng)的動能 從動輪的動能 ：221 wIE cc ? 制動 力 矩 所 做 的 功 為：?zz Md? ?0 用最大的制動力矩表示為 ： 4 — 2制動器結構圖 zzzz MKA ?1? zK—— 制動器軸上最大制動力矩 31 zM—— 力矩增大系數(shù) z?—— 制動器軸上制動角 iwIKiwIK qczqcz ?? 22M22z ?? q?—— 芯軸上制動角。 制動器扭矩的計算 （ 1） 確定制動力矩 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 ????????? 根據相關標準選取 cmR 23?? 摩擦環(huán)寬度及鑲塊排列方式 32 ?RBb? 則 )()( cmmRbB ?????? ? 查表 55，選用長圓形鑲塊有關尺寸為： 21 , cmFcmhcmlcmr i ???? 則 1 ?????? lrBlB 決定用一行排列，但此時實際的摩擦環(huán)寬度變?yōu)閏mB 1039。 ? 鑲塊數(shù)目 39。 ??????? cmcmF cBzi?? 取 z=10 修正有關參數(shù) 由于實際摩擦環(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