組合皮帶輪的結(jié)構(gòu)分析與裝配制作

蔡嵐玲

（武漢鋼鐵重工集團(tuán)有限公司，武漢 430080）

0 引言

在為某進(jìn)口風(fēng)機(jī)設(shè)備測(cè)繪制作電機(jī)皮帶輪的過(guò)程中，因?yàn)椴糠至慵睋p且對(duì)皮帶輪的結(jié)構(gòu)理解有誤，結(jié)果出現(xiàn)差錯(cuò)，在糾錯(cuò)過(guò)程中，我們做了大量調(diào)研，并結(jié)合國(guó)外套內(nèi)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)結(jié)構(gòu)分析、加工制作及上機(jī)一年多的使用效果，證實(shí)該結(jié)構(gòu)不僅拆裝快捷，維修方便，還可以保證現(xiàn)場(chǎng)使用的安全可靠。

1 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及組成

國(guó)產(chǎn)普通皮帶輪與電機(jī)軸多為過(guò)渡配合鍵連接或過(guò)盈連接，通過(guò)鍵實(shí)現(xiàn)軸與輪的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，制造方便，對(duì)中良好［1］，但使用時(shí)由于過(guò)盈量的控制不易掌握，使得安裝與拆卸較為困難。若過(guò)盈量過(guò)小，則傳遞力矩主要集中在鍵與鍵槽處，易使零件受損，反復(fù)拆裝會(huì)加速軸孔磨損，間隙增大使運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生擺動(dòng)，影響正常工作；過(guò)盈量過(guò)大，則檢修時(shí)榔頭、扳手、拉瑪使不上勁，被迫采用破壞性拆除，增加運(yùn)行成本，所以國(guó)產(chǎn)皮帶輪在制作中與軸配合的尺寸精度要求較苛刻，不易保證，拆裝較困難。

現(xiàn)制作的組合式皮帶輪的主要特點(diǎn)有：

1）在皮帶輪轂與電機(jī)軸之間增加了中間錐套的過(guò)渡連接，錐套的內(nèi)孔是圓柱面，帶有鍵槽，通過(guò)平鍵與電機(jī)軸連接，外表面為圓錐面，錐角8°左右，與皮帶輪轂的內(nèi)錐孔相配，皮帶輪轂與中間錐套之間用兩個(gè)緊固螺釘固定，形成一個(gè)完整的皮帶輪組合結(jié)構(gòu)［2］，如圖1。

2）皮帶輪轂與中間錐套的三個(gè)裝拆孔的位置不是隨意擺放的，相互間有一定位置關(guān)系，其配合端面上裝有兩個(gè)M12螺釘，該螺釘處的結(jié)構(gòu)是：圖1中的位置b、c處，輪轂的一側(cè)是兩個(gè)M12半圓螺孔，中間錐套的一側(cè)是兩個(gè)R6.2的半圓光孔；位置a處，輪轂的一側(cè)是R6.2的半圓光孔，中間錐套的一側(cè)是M12半圓螺孔。即位置a、b、c處端面接縫均為螺孔與光孔的組合。

3）皮帶輪轂可由鑄件制作成減輕重量的輪輻結(jié)構(gòu)，中間錐套多采用比軸軟的材料，也可用碳鋼，但硬度不能過(guò)高，應(yīng)保證有良好的韌性，接觸面粗糙度Ra3.2，以提高裝配效果。中間錐套沿套的軸線方向開(kāi)一條貫通兩端的槽，槽的開(kāi)口寬度一般為2～5 mm，具體視皮帶輪大小而定。同理，錐套厚度、錐角大小、螺孔光孔尺寸、數(shù)量等也應(yīng)根據(jù)皮帶輪的直徑大小來(lái)設(shè)計(jì)。一般光孔尺寸比螺孔外徑略大0.2～0.5 mm，錐角一般<20°。

圖1 組合式皮帶輪裝配圖

2 端面接縫處連接孔的加工制作

組合皮帶輪的制作關(guān)鍵是輪轂與中間錐套接縫端面螺孔與光孔的配作加工，加工方法有多種，其中較簡(jiǎn)便的一種方法是：1）將兩者按普通零件加工完后，錐面配合好，按圖1位置，在位置a、b、c處騎縫大端面劃線，并打樣沖眼；2）分別在位置 a、b、c處騎縫鉆 M12螺紋底孔 φ10.1，孔深30 mm，共3處；3）按圖1位置，將中間錐套從位置a分別轉(zhuǎn)至輪轂b、c位置處，對(duì)準(zhǔn)后再次加深底孔φ10.1至全通，并攻全扣M12；4）按圖1位置，將中間錐套分別從位置b、c轉(zhuǎn)至輪轂a位置處，對(duì)準(zhǔn)后再次將底孔φ10.1擴(kuò)孔至R6.2，孔深30 mm，共2次。

這樣就形成了位置a處為錐套螺孔與輪轂光孔相對(duì)應(yīng)，位置b、c處為錐套光孔與輪轂螺孔相對(duì)應(yīng)的連接結(jié)構(gòu)。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢修的裝配

安裝時(shí)，先將中間錐套從小頭放入皮帶輪轂內(nèi)孔中，然后一起裝在電機(jī)軸上，對(duì)好安裝孔。即皮帶輪轂上的兩個(gè)半螺紋孔對(duì)應(yīng)中間錐套上的兩個(gè)半圓光孔，另一個(gè)半圓光孔對(duì)應(yīng)在中間錐套的半螺紋孔上。

在中間錐套上b、c位置處，裝上緊固螺釘M12，循著輪轂螺扣旋合，均勻上緊，當(dāng)螺釘頭部抵達(dá)中間錐套的光孔底部后，繼續(xù)旋進(jìn)螺釘M12將會(huì)使錐套相對(duì)輪轂向右移動(dòng)，錐面作用使輪轂拉緊到中間錐套上，并對(duì)其產(chǎn)生徑向力，壓縮錐套使開(kāi)口收縮，抱緊電機(jī)軸，這樣輪轂、錐套、電機(jī)軸之間相對(duì)產(chǎn)生過(guò)盈裝配，形成緊密聯(lián)接的整體結(jié)構(gòu)以傳遞扭矩［3］。

拆卸時(shí)，先擰下兩個(gè)緊固螺釘M12，再將其中一個(gè)螺釘擰入中間錐套上那個(gè)空置的半螺紋孔中（位置a處）。循著錐套螺扣旋合，當(dāng)螺釘頭部抵達(dá)輪轂的光孔底部后，繼續(xù)旋進(jìn)，螺釘M12將會(huì)使輪轂相對(duì)錐套向右移動(dòng)，錐面作用使輪轂從中間錐套上退下，錐套的開(kāi)口隨即松開(kāi)成自由狀態(tài)，從而輕松地從軸頸上拆除皮帶輪。

4 結(jié)語(yǔ)

這種皮帶輪組合結(jié)構(gòu)同國(guó)產(chǎn)普通皮帶輪相比，雖然看似復(fù)雜一些，但制造精度相對(duì)簡(jiǎn)單。只要保證錐孔的錐度一致，其它配合尺寸無(wú)嚴(yán)格要求，實(shí)際降低了制造成本。同時(shí)錐套裝拆方便，省時(shí)省力，特別適合場(chǎng)地狹小，操作不方便的環(huán)境或需要經(jīng)常檢修更換皮帶輪的場(chǎng)合，尤其當(dāng)皮帶輪尺寸較大時(shí)，這種優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)得更為突出。

錐套式組合皮帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可靠性強(qiáng)，同軸度好［4］，可達(dá)到與熱裝同等的牢固程度，有些場(chǎng)合甚至省去鍵槽也可有滿意的聯(lián)接效果。同時(shí)，這種組合結(jié)構(gòu)不僅適用于皮帶輪上，還可應(yīng)用于齒輪、鏈輪、聯(lián)軸節(jié)等與軸的聯(lián)接中，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

［1］成大先，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001：5-192.

［2］范曉龍.抽油機(jī)減速器皮帶輪錐套連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械工程師，2013（3）：184-185.

［3］仇學(xué)軍.快速裝卸皮帶輪［J］.機(jī)械工人：冷加工，1985（4）：18.

［4］章文道.錐形套與通用皮帶輪［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)，1991（4）：22-24.