滿足動平衡要求的接管加工方法

周梅斌，朱昌平

泰爾重工集團股份有限公司 安徽馬鞍山 243000

1 序言

目前，各行業(yè)對聯軸器的高速平穩(wěn)性要求越來越高。接管廣泛運用于鼓形齒式、膜片式及十字軸式等各種類型的聯軸器上。在高速運轉的情況下，平衡塊質量過大會引起很大的離心力，高速聯軸器一般都會對平衡塊質量加以限制，這就要求高速聯軸器中的接管有很好的動平衡精度。為使接管有較好的動平衡精度，現有技術方案為：①原材料選用高精度無縫鋼管。②原材料采用普通無縫鋼管，內孔、外圓全部加工。

原材料選用高精度無縫鋼管的缺點，是原材料采購必須有一定的批量。由于接管的規(guī)格品種多，一般批量不大，所以原材料難以采購。即使偶爾有批量能采購到，采購成本也比普通鋼管高很多。

原材料選用普通無縫鋼管的缺點是：國家標準允許普通鋼管有一定程度的彎曲和壁厚不均勻等，為滿足動平衡要求，接管的內孔和外圓都必須進行加工。如果接管短還容易加工，而稍長一點的接管內孔加工很困難，特別是很長的接管，需要特殊加工設備（如深孔鏜床），這樣不僅加工周期長，而且加工成本非常高。

加工接管外圓很方便。如果原材料采用成本較低的普通鋼管，內孔不需要加工，也不需要加平衡塊。能否采用偏心車外圓，通過去重來滿足接管的動平衡要求，為此進行了分析和計算。

2 分析和計算

圖1所示為接管平衡塊總質量G和重心距f的關系。其中D為接管的最終外徑，D1為接管做動平衡測試時的外徑，d為接管的內徑。接管在剛性動平衡機上做完動平衡測試，左右兩端需要在外徑為D的外圓上加平衡塊質量，分別為G1、G2，此時接管的質量為M1。平衡塊總質量G＝G1＋G2。根據重心坐標公式：XC＝∑Gi·Xi/G，接管重心距f＝（G·D/2）/M1。

圖1 接管平衡塊總質量G和重心距f的關系示意

圖2所示為偏心圓環(huán)的重心距E和偏心量e及圓跳動量δ的關系。根據平面圖形的形心坐標公式：偏心圓環(huán)外圓相對內孔圓跳動量δ＝D1/2＋e－（D1/2－e）＝2e。

圖3所示為偏心量e與其他變量的關系。為保證偏心車外圓后的接管重心在車后外圓軸心線上，此時接管質量為M1，需要偏心車削的質量為M，H為接管長度，E為偏心車削量（偏心圓環(huán)）的重心距。（鋼的比重為0.00785g/mm3）。根據重心坐標公式：XC＝∑Gi·Xi/G，0＝[M1（f＋e）－M·E]/（M1－M），則可得出

圖2 偏心圓環(huán)的重心距E和偏心量e及圓跳動量δ的關系示意

通過以上分析計算，理論上可以用偏心車外圓的方法，通過去重來滿足接管動平衡要求。

圖3 偏心量e與其他變量的關系示意

3 工藝方案

聯軸器上的接管兩端有焊接止口（見圖4），滿足動平衡要求的工藝路線為：下料→車外圓→動平衡測試→稱重→計算圓跳動量→偏心車外圓→車焊接止口。接管加工過程及相關計算如下所述。

圖4 接管及其焊接止口

（1）下料 將普通無縫鋼管鋸切至所需長度。

（2）車外圓 臥式車床頭架采用自定心卡盤脹一端內孔，尾座用活動傘形頂針頂另一端，車外圓及端面。需保證外圓全部見光，長度車至圖樣要求尺寸，并將此時的外圓尺寸D1標記在接管外圓上。

（3）動平衡測試 在永久定標帶傳動的剛性轉子平衡機上測試，測試結果為在D/2平衡半徑上的左端需加平衡塊G1，右端需加平衡塊G2，在接管兩端外圓需加平衡塊的位置上分別標記平衡塊的質量G1和G2。

（4）稱重 將此時的接管稱重，實際質量為M1，在接管外圓上標記接管實際質量。

（5）計算圓跳動量 已知D1、D、H、G1、G2和M1，計算圓跳動量δ。相關計算公式如下：M＝（M為待車偏心圓環(huán)的質量，單位為g）；f＝[（G1＋G2）D/2]/M1；E＝將圓跳動量計算公式在Excel中編制成計算小軟件（見表1），使得計算方便快捷。

表1 圓跳動量計算用Excel表

（6）偏心車外圓 臥式車床頭架采用單動卡盤脹一端內孔，尾座采用頂針頂單動卡盤，打表校正兩端外圓分別達到圓跳動量δ的要求。注意：最低點為需要加平衡塊的位置，偏心車外圓。

（7）車焊接止口 以接管外圓為基準搭中心架，分別車兩端焊接止口至滿足圖樣要求。

4 結束語

該加工方法已申請國家發(fā)明專利，專利申請?zhí)枮镃N201811243925A。采用該方法加工的接管，在與其他零部件組焊前就已精確滿足了靜平衡要求，同時也大致滿足了動平衡要求，使相應的高速聯軸器平衡塊質量大大減小，從而滿足了產品的高速平穩(wěn)性要求。該加工方法具有制造成本低、加工效率高和質量可靠的優(yōu)點，為公司創(chuàng)造了很好的經濟效益。