電動機(jī)輸出軸聯(lián)軸器壓裝機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

馮 剛，夏志恒，吳曉紅，馮 翔

(1.蘭州工業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 73500； 2.蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 73500；3.蘭州理工大學(xué) 新能源學(xué)院，甘肅 蘭州 73500)

0 引 言

電動機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)的動力源，在實(shí)際生產(chǎn)中使用占比很大，電動機(jī)輸出軸與聯(lián)軸器的壓裝，是動力機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)中間的一個(gè)重要聯(lián)接樞紐，其裝配精度直接決定著整個(gè)機(jī)器的傳動精度。一般地，工人常采用剛性敲擊的方法安裝，在安裝過程中手錘敲擊力不均勻，不易定量控制，所以容易破壞軸頭，并且易出現(xiàn)同心度達(dá)不到要求的問題，降低了安裝精度。

傳統(tǒng)的手工壓裝理應(yīng)被自動化操作設(shè)備所替代，我們團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種能代替手工完成電動機(jī)輸出軸與聯(lián)軸器裝配的機(jī)器。液壓系統(tǒng)為機(jī)器提供動力源，通過控制裝置讓電磁換向閥工作，實(shí)現(xiàn)液壓缸的工進(jìn)與非工進(jìn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，再由其他輔助器件的配合，完成電動機(jī)輸出軸與聯(lián)軸器的壓裝的目的進(jìn)一步提高壓裝效率與精度，在保證安裝精度的前提下為企業(yè)提升了壓裝效率間接節(jié)約了企業(yè)成本。

1 電動機(jī)聯(lián)軸器壓裝機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

電動機(jī)聯(lián)軸器壓裝機(jī)主要有機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和自動控制部分構(gòu)成，機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要包括：工作臺，壓裝機(jī)構(gòu)，聯(lián)軸器夾持機(jī)構(gòu)；自動控制部分主要由西門子系列PLC，繼電器，光電接觸傳感，電磁換向閥等組成。

1.2 工作原理

如圖1所示，工作臺1的右端通過固定座6將液壓缸8的缸筒固定在工作臺面上，長條狀的推力板9中部固定在液壓缸活動桿的頂端，兩根拉桿5的右端分別固定推力板的兩端，兩根拉桿5的左端分別固定在聯(lián)軸器壓板2的兩端，拉桿穿過固定座兩側(cè)的導(dǎo)向孔，在固定座與聯(lián)軸器壓板相對面上的固定座上固定有發(fā)電機(jī)頂塊11，在聯(lián)軸器壓板與小型電動機(jī)4輸出軸相對位置固定有聯(lián)軸器壓板2，聯(lián)軸器壓板上安裝有聯(lián)軸器安裝架，液壓缸8有兩個(gè)極限位置，當(dāng)液壓缸活動桿處于縮回狀態(tài)時(shí)機(jī)器處于非工作狀態(tài)，當(dāng)液壓缸活動桿伸出時(shí)，拉桿5向右移動帶動聯(lián)軸器壓板2向右移動完成聯(lián)軸器安裝，液壓缸的工作狀態(tài)由電磁換向閥控制，電磁換向閥與控制裝置相連根據(jù)控制指令完成預(yù)定動作。

圖1 電動機(jī)聯(lián)軸器壓裝機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖1.工作臺面 2.聯(lián)軸器壓板 3.聯(lián)軸器 4電動機(jī) 5.拉桿 6.固定座 7.支撐導(dǎo)向套 8.液壓缸 9.推力版 10.螺母 11.電動機(jī)頂塊 12.電動機(jī)限位塊

1.3 主要裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.3.1 壓裝裝置

壓裝裝置主要由液壓系統(tǒng)為動力源，拉桿為執(zhí)行裝置。經(jīng)過電磁換向閥控制液壓缸油路方向從而完成聯(lián)軸器與電動機(jī)輸出軸的壓裝。液壓系統(tǒng)保證了壓裝裝置在工作時(shí)有足夠的動力完成壓裝動作[1]。圖2為壓裝裝置液壓油路圖。

圖2 壓裝裝置液壓油路圖

1.3.2 聯(lián)軸器安裝架

本裝置主要作用是保證聯(lián)軸器中心高與電動機(jī)輸出軸中心高一致，主要由夾持機(jī)構(gòu)和定位調(diào)心機(jī)構(gòu)組成。夾持機(jī)構(gòu)用于夾持被安裝件(聯(lián)軸器)，調(diào)心機(jī)構(gòu)用于使被安裝件(聯(lián)軸器)與電動機(jī)輸出軸中心高一致，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)被安裝件(聯(lián)軸器)與電動機(jī)輸出軸的安裝。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電動機(jī)聯(lián)軸器壓裝機(jī)采用西門子PLC控制，西門子PLC具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高[2-3]等優(yōu)點(diǎn)，普遍用于工業(yè)控制中。

按下電源啟動按鈕 ,各系統(tǒng)上電，按下工進(jìn)按鈕PLC控制電磁換向閥工作液壓缸開始伸出當(dāng)碰到光電限位開關(guān)時(shí)液壓缸停止伸出，完成壓裝工作。按下非工進(jìn)按鈕機(jī)器PLC控制電磁換向閥工作，液壓缸開始縮回，當(dāng)碰到光電限位開關(guān)時(shí)液壓缸停止縮回?？傮w控制方案框圖如圖3所示。

圖3 總體控制方案框圖

3 編程流程圖設(shè)計(jì)

電動機(jī)聯(lián)軸器壓裝機(jī)，采用西門子PLC控制，其控制流程圖如圖4所示，當(dāng)按下啟動電源，系統(tǒng)上電。按下工進(jìn)按鈕液壓缸伸出，當(dāng)液壓缸活動桿觸碰到光電傳感器時(shí)，光電傳感器給輸入信號PLC經(jīng)過處理使液壓缸停止伸出。按下非工進(jìn)按鈕液壓缸縮回，當(dāng)液壓缸活動桿觸碰到光電傳感器時(shí)，光電傳感器給輸入信號PLC經(jīng)過處理使液壓缸停止縮回。即完成聯(lián)軸器的安裝。

圖4 PLC控制流程圖

4 應(yīng)用效果

本裝置采用液壓系統(tǒng)為動力源，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備操作簡便利于工人師傅使用，在安裝過程中機(jī)器代替了絕大多數(shù)的人力勞動，并且提高了壓裝效率讓電動機(jī)輸出軸與聯(lián)軸器的壓裝變得不再困難。圖5是電動機(jī)輸出軸聯(lián)軸器壓裝機(jī)的實(shí)物圖。

圖5 電動機(jī)輸出軸聯(lián)軸器壓裝機(jī)

5 結(jié) 語

設(shè)計(jì)了一種電動機(jī)輸出軸聯(lián)軸器壓裝機(jī)，利用液壓系統(tǒng)為壓裝裝置提供了足夠的動力。聯(lián)軸器安裝架解決了聯(lián)軸器的夾持和電動機(jī)輸出軸與聯(lián)軸器的對心問題，采用西門子PLC實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的自動化控制。為企業(yè)提升了壓裝效率，節(jié)約了企業(yè)成本。