機械畢業(yè)設(shè)計11M7120A平面磨頭故障的修理及改造

1 國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定 鉗工論文 論文題目： M7120A 平面磨頭故障的修理及改造 （國家職業(yè)資格二級） 姓 名： 陳 孔 生 身份證號：準考證號： 所在省市： 廣東省廣州市 所在單位： 廣州公用事業(yè)高級技工學校 2 M7120A 平面磨床頭故障的修理及改造 陳孔生 廣州公用事業(yè)高級技工學校 摘要 我廠的 M7120A 型平面磨床，由于近期來廠產(chǎn)品產(chǎn)量增加，加上磨床使用多年，常發(fā)生抱軸故障而難以正常工作。為了徹底解決磨頭抱軸故障，對 M7120A型平面磨床抱軸故障的修理及改選工作。改修后經(jīng)使用幾年，證明效果良好，運行正常、精度保證。 關(guān)鍵詞 磨床、磨頭、包軸、故障修理、改造 一、前言 我廠的 M7120A 型平面磨床，主要用于精加工本廠產(chǎn)品鋼筋切斷機的滑塊、滑座墊和刀片及鋼筋彎曲機的蝸輪上下軸向調(diào)整墊等配件。由于近期來廠產(chǎn)品產(chǎn)量增加，磨床吃刀量從原標準 0.03mm 增加到 0.05 以上，加上磨床使用多年，有一定的磨損等各種原因 ，常發(fā)生抱軸故障而難以正常工作，影響全廠生產(chǎn)任務(wù)的完成，造成較大的經(jīng)濟損失。為了徹底解決磨頭抱軸故障，廠領(lǐng)導及技術(shù)科決定由我組織 3 人修改小組，對 M7120A 型平面磨床抱軸故障的修理及改造工作。主要從叁方面修理及改造： 降低軸瓦溫升，方法采用循環(huán)潤滑。增設(shè)磨頭主軸的調(diào)整裝置。增加電器保護磨頭的裝置。改修后經(jīng)使用幾年，證明效果良好，運行正常、精度保證。 二、故障原因 經(jīng)檢查，當發(fā)生抱軸故障時，主要是磨頭的問題，用手摸磨頭前后瓦兩邊的 3 外殼溫度都很高，但后瓦這邊要比前瓦邊溫度高很多。拆開磨頭觀察，前后瓦的 研傷磨損情況如圖 1 所示（陰影的濃淡程度表示研傷的輕重）， 前后瓦的研傷和磨損程度差別較大。顯然，這是與工作過程中溫升引起的變形有關(guān)。軸和瓦的錐度在工作溫升中出現(xiàn)了互不吻合的形變，即瓦的錐度大于軸的錐度，最小配合間隙出現(xiàn)在小端。所以磨損和研傷便從小端開始，然后逐漸向大端方向延伸。顯然，這是由于軸瓦的各部位的溫度和散熱情況不同以及瓦的壁厚呈線性變化等因素，促使其產(chǎn)生不均勻的熱變形。當變形量達到一定程度，迫使主軸停止轉(zhuǎn)動。 三、研傷與抱軸的分析 磨頭主軸與其支承套的有交配合長度，在室溫條件下是相等垢。但由于運行溫升和兩者的線系數(shù)不同（主軸材質(zhì)為鉻鋼、支承套材質(zhì)為灰鑄鐵，其線脹系數(shù)分別為 11.3-13 10-6和 8.5-11.6 10-6），它們的熱脹量也不同。設(shè)長度差為 L（圖 2）， 4 在壓簧 4 的張力作用下，主軸 1 產(chǎn)生使 L 向瓦 9 外伸的趨勢。原設(shè)計前瓦3 的前端面 A 與主軸軸墊圈 2 的后端面保持緊密接觸，當工作溫升達到一定程度，由于 L 增大，使后瓦與后軸頸的配合間隙在某一橫斷面上變?yōu)榱?，阻止主軸繼續(xù)向外伸長，此時即發(fā)生變化。 1、主軸向后瓦延伸受陰阻，便反向向前瓦伸張，同時克服壓簧的張力，使前瓦端面 A 與墊圈脫離接觸 ，前瓦間隙因此而增大，故前瓦研傷較輕。 2、原作用于前瓦端面 A 的壓簧張力，開始作用到后瓦的錐面，尤其是在軸瓦錐度已出現(xiàn)互不吻合的情況下，因局部應(yīng)力集中形成線接觸而使油膜破壞。在主軸高速旋轉(zhuǎn)中瓦面局部受到擠壓研傷，在此瞬間又產(chǎn)生局部高溫、高壓，使磨擦力矩急劇增大。當磨擦力矩大于電機的最大轉(zhuǎn)矩時，抱軸事故便突然發(fā)生，近使電機停轉(zhuǎn)，此時軸瓦間的動磨擦又于瞬間變?yōu)殪o磨擦。因此，又使剛剛產(chǎn)生的高溫高壓不能繼續(xù)維持而瞬時即逝，主軸隨即又旋轉(zhuǎn)起來。這時，軸瓦間又從靜磨擦轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽ゲ?，因而再次抱軸，出現(xiàn)了主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)停停的現(xiàn)象 ， 5 直到電器過載保護跳閘電機停止轉(zhuǎn)動為止，這即是抱軸故障的全過程。 原設(shè)計的磨頭，其軸瓦徑向間隙的大小是由墊圈的厚度尺寸決定的，該尺寸由總裝過程中實測確定，以保證軸和瓦之間的徑向間隙 0.005mm 為合格（見機床說明書）。但當工作溫升或因正常磨損而使軸瓦間隙發(fā)生變化時，卻不能隨時改變墊圈的厚度進行間隙調(diào)整，筆者認為這是該磨床結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的一種缺陷。 四、磨頭的改進 為解決上述問題，在盡量利用原有主要零件及保留其原性能優(yōu)點的基礎(chǔ)上，應(yīng)采用降低溫升、減少熱變形；取消壓簧、增設(shè)間隙調(diào)整裝置的措施（圖 3）。 1、降 低軸瓦溫升采用特循環(huán)潤滑 潤滑油路為：油泵 1 的排油經(jīng)濾油器 2 和 3 以及軟管 6 進入支承套 24，再經(jīng)支承套上的油孔 7、 8、 9 分別進入推力滑動軸承 14 和前、后瓦 10 和 11，起到潤滑和冷卻軸瓦作用之后從瓦的兩端溢出，并匯集至油池 19。為了防止油液 6 接觸高速旋轉(zhuǎn)件 13 而磨擦生熱，油泵 21 的沒通過軟管 20 及時將油液抽回油箱（ 1 和 21 實為 1 個雙聯(lián)油泵的兩個部分，圖中 22 和 23 是浮力起動器和水銀開關(guān)）。從磨頭中返回的油通過管道 26 進入浮力起動器（浮力起動器可購買套件也可以用類似功能的開關(guān)配件）的緩沖室（圖 4）， 再經(jīng)若干小 孔 a 進入浮球室。浮球借油液的浮力上升頂動水銀開關(guān)，使水銀開關(guān)接通了磨頭起動電路后電機起動。 當油泵因故中斷供油或油量不足時，則油液便從小孔 a 以及可調(diào)流量的 b孔流回油箱，使浮球下降、水銀開關(guān)下落，電源即被切斷。此時，磨頭主軸停止運轉(zhuǎn)起保護作用。 通過空載負載、負載和超負載試機，經(jīng)檢查，循環(huán)潤滑使溫升大大下降，磨頭外表溫度由原來的 90C 下降至 50C 左右（室溫約 25C）。 2、取消壓簧 7 取消推力滑動軸承上的壓簧，使主軸的軸向支承由彈性支承變?yōu)閯傂灾С?，提高了主軸的穩(wěn)定性。 3、增設(shè)調(diào)整間隙裝置 在各種磨床中重要的滑動軸承，大都需要反復(fù)調(diào)整方能獲得理想的工作間隙。因此，增設(shè)一個簡單的調(diào)整間隙機構(gòu)頗有必要。方法是取消有調(diào)整墊（圖 2），使主軸軸肩與前瓦有一定的間隙以便于調(diào)整，并把原來的壓簧座 5 以及球面推力軸墊 6（圖 2）換成圖 3 中的斜齒輪 15（即蝸輪）和推力滑動軸承 14，兩者以 M65 4 的螺紋聯(lián)接。另增加 1 個蝸桿 16與斜齒嚙合，蝸桿尾端伸出磨頭殼體之外便于手工調(diào)整，并加防加罩保護。（蝸輪副零件工作圖見圖 10、圖 11）。 （ 1）調(diào)整間隙方法 首先順時針方向擰動蝸桿 16，此時在螺旋副作用下件 14 與 15 相對分離（因件 14 外圓上鍵槽和銷釘阻止其作圓周運動）并推動止推套 13 和主軸 12（兩者為緊固聯(lián)系），一直推到瓦和主軸之間沒有間隙為止，這就是調(diào)整間隙的起始位置。 反時針方向旋轉(zhuǎn)蝸桿，則件 15 和 14 相對靠攏使前瓦后端面與件 15前端面之間出現(xiàn)間隙。待主軸起動后錐形瓦面上的油膜壓力便可將主軸向左推移（如同錐銷向外拔出少許），從而產(chǎn)生徑向間隙 h。 Z1 h= t k n = 0.0034n,mm Z2 或 n=294h 式中 Z1 蝸桿頭數(shù)， Z1=2 Z2 蝸輪齒數(shù)， Z2=78 8 t 螺旋副 件 14 和 15的螺距， t=4 k 軸瓦的錐度， k=1： 30 n 旋轉(zhuǎn)蝸桿的圈數(shù)。 例如：當希望獲得軸瓦的直徑間隙 h=0.007mm 時，則 n=294h=2940.007=2.06。即將蝸桿從起始位置反時針方向放置兩圈即可。 （ 2）調(diào)整間隙時的注意事項 1）在冷態(tài)（室溫）下調(diào)整間隙， h反映的是前后瓦的間隙。 2）在熱態(tài)（工作升溫后）下調(diào)整間隙， h 反映的是后瓦的間隙。 3）欲使 h 精確反映出前瓦間隙，則在總裝前須先給后瓦 1個附加間隙 h 。經(jīng)驗數(shù)值為 0.004-0.008mm 為宜。 五、改進其它部位 1） 前后瓦均由原來的單油槽、單油孔改為 3 油槽和 3 油孔，瓦面呈 3 油楔。 2）單面推力滑動軸承 14，設(shè)計成 5 油楔的成型面。 3）主軸兩端的端蓋，增加了油封 25 和 30。 4）支承套 24 的外圓上，前后各各增加了“ 0”型密封圈 2