WY型滚动轴承压装机设计

邵阳学院毕业设计论文1前言1概述WY型滚动轴承压装机是一台具有自动记录铁路车辆滚动轴承压装时产生的位移－－压力关系曲线及有关数据的新一代滚动轴承压装机。我国铁路车辆自七十年代采用滚动轴承以来，在滚动轴承的压装工艺上，经历了七十年代的移动式油压机，八十年代的具有记录时间－－压力曲线及有关数据的固定式滚动轴承压装机。随着时代的不断进步，老产品的淘汰，新产品的涌现是历史的必然。七十年代的移动式油压机，解决了滚动轴承最基本的要求，但劳动强度大，工作效率底，压力计量采用人工测量误差大，有关数据靠手工填写容易产生差错，这些缺点很突出。八十年代出现的固定式滚动轴承压装机，能够自动测量和记录每条轮对轴承压装技术参数，自动测量、打印轴承压装力、终止压装力并且自动给出压装力随时间变化的关系曲线，它的问世很快淘汰了移动式油压机。由于当时技术水平的限制以及研制者对轴承压装过程的认识不足，经过二十多年来的生产实践，滚动轴承在压装过程中记录的时间－－压力关系曲线的不足之处日趋明显。为了达到轴承压装曲线具有真实反映压装质量的目的，必须采用滚动轴承在压入轴颈过程中记录它的移动量与之对应的压力值组成的位移－－压力曲线。WY型滚动轴承压装机正式为了适应这种要求而研制生产的新一代滚动轴承压装机。1.1WY滚动轴承压装机简介图1.1轴承压装机图邵阳学院毕业设计论文2WY型滚动轴承压装机(以下简称压装机)是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备。压装机由机体、液压站和控制台三部分组成。三部分相对独立，必要时可单独使用在不同场合。机体由床身、支座、主油缸、辅助油缸及轮对夹紧机构组成。本机床身、支座在强度和刚度上较以前有很大的提高，主油缸设计独特，具有良好的使用性能。液压站的结构和液控原理经过多年的考验，密封性能好，可靠。集成块主体采用锻刚制造，六面磨削加工。控制台为流行的计算机操作台结构，强弱电分柜安装，抗干扰能力强。压装机既能两头同时压装轴承，也可以单头压装轴承，通过更换压装缸前端的引导套和压装盖，并对控制系统的有关参数进行修改后，可以压装197726和352226两种轴承。在压装开始时，操作人员可将轴号、轴型、轴承号及左右端分别输入控制系统，这些资料在打印机打印曲线图表时将给予打出，压装结束后，打印机将自动打印出具有位移-压力曲线以及压装力、贴靠力和结果判断等有关数据记录。采用工业计算机控制系统，通用打印机做为输出终端，14寸彩色显示器对话框提示，鼠标、键盘操作。由于计算机存储量极大，可以存储几百万根轴的压装数据，完全可以取代单位的书面资料保存，任何时间都可以调出所有需要的资料，并通过打印机打印出任一轴承压装曲线图表。附位移变化与压装力曲线打印图一张:图1.2附位移变化与压装力曲线图邵阳学院毕业设计论文3轴承是各种机械的旋转轴或可动部位的支承元件，也是依靠滚动体的滚动实现对主机旋转的支承元件。滚动轴承与滑动轴承相比较有许多优点，所以滚动轴承的应用时间虽晚于滑动轴承，而成为现代机械的主要支承型式，被广泛应用，在轴承领域中占有首要地位。轴承的构造及工作原理滚动轴承通常由外圈、内圈、滚动体、保持器四个主要部件组成。也有少数结构无内圈或无外圈或全无套圈，由三个部件或二个部件组成。套圈也称座圈，分内圈和外圈，推力轴承则为紧圈和活圈。球轴承的内圈外圆面和外圈内圆面上都有滚道(沟)起导轮作用，限制滚动体侧面移动，同时也起到了增大滚动体与圈的接触面，降低接触应力。滚动体是保证轴承内外套圈之间具有滚动摩擦的零件，它的形状大小和数量直接影响滚动轴承的负荷能力和使用性能。保持架的作用，是保持相邻的滚动体不发生直接接触，保证轴承的转动灵活。各种结构的轴承为适应需要采用各种结构型式和材质的保持架。轴承公差等级代号用拉丁字母B、C、D、E、(EX)、G表示，依次由高到低表示公差等级。G级在轴承代号中一般可省略，但有表示轴承游隙组代号时，不得省略。滚动轴承的故障诊断技术主要有振动诊断技术、铁谱诊断技术、温度诊断技术、声学诊断技术、油膜电阻诊断技术和光纤监测诊断技术等，其中，振动、铁铺、温度诊断技术应用最普遍。1.振动诊断技术轴承元件的工作表面出现疲劳剥落、压痕或局部腐蚀时，轴承运行中会出现周期性的脉冲信号。这种周期性的信号可有安装在轴承座上的传感器（速度型或加速度型）来接收，通过对振动信号的分析来诊断轴承的故障。特点：振动诊断技术应用广泛；可实现在线监测；诊断快，诊断理论已成熟。应用范围：特别适合旋转机械中轴承的故障监测。2.铁谱诊断技术轴承磨损颗粒与其工作状况有密切的联系。将带有磨损颗粒的润滑油通过一强磁场，在强磁场的作用下，磨粒按一定的规律沉淀在铁谱片上，铁谱片可在铁谱显微镜上作定性观察或在定量仪器上测试，据此判断轴承的工作状况。特点：机器无需解体；投资低，效果好；能发现轴承的早期疲劳失效；可做磨损机理研究。邵阳学院毕业设计论文4应用范围：适用于用润滑油润滑的轴承的故障诊断，对于用脂润滑的轴承较困难。3.油膜电阻诊断技术润滑良好的轴承，由于油膜的作用，内、外圈之间有很大的电阻。故通过测量轴承内、外圈的电阻，可对轴承的异常作出判断。特点：对不同的工况条件可使用同一评判标准。对表面剥落、压痕、裂纹等异常的诊断效果差。应用范围：适用于旋转轴外露的场合。2.设计内容及任务要求2．1设计内容及要求本次设计主要是针对WY型轴承压装机的机械部分进行设计，而控制部分和液压站部分不需要进行设计，根据已有的资料和到现场进行观察，从而设计出达到要求和需要的轴承压装机。液压传动系统是液压机械的一个组成部分。液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机的结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单，工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。轴承压装机的主要性能和参数（1）最大压装力457/KN（2）压装缸行程400/mm（3）外形尺寸5000*850*1500/mm（4）许用压力高压9.5/Mpa低压2.5/Mpa（5）总功率11.3/Mpa（6）轮对最大直径915/mm轮对最小直径760/mm（7）重量8000/kg（8）压装端数单、双端（9）压装方式自动、手动（10）可输入并自动记录压装单位、时间轴型、轴号、轴承号等邵阳学院毕业设计论文5（11）自动打印出轴承压装参数以及位移变化的压装力曲线，贴靠后保压5秒，自动作出压装质量合格与否的判断，可重复打印（12）系统资料存储：3000000根轴资料（13）时间自动生成2．2液压系统的设计流程a．明确液压系统设计要求b．工况分析(动力分析、运动分析)c．确定主要参数d．编制液压元件工况图e．拟订液压系统图f．选择和设计液压元件g．液压缸结构设计、运算h．绘制正式工作图、编制设计说明书3液压系统的设计计算3.1轴承压装机液压缸的设计及计算3.1.1分析工况及设计要求，绘制液压系统草图压装机工况分析：压装缸：图3.1压装机工况分析邵阳学院毕业设计论文6夹紧缸：顶起定位缸：图3.2夹紧缸运行图图3.3顶起定位缸图液压原理图以及动作顺序表请参见附图：图3.4动作顺序表图以下是液压系统原理图:邵阳学院毕业设计论文7图3.5液压系统原理图3.1.2计算液压缸的外负载（1）压装缸已知压装力为196/KN，最大压装力为475/KN并保压5/s（2）夹紧缸根据压装时的夹紧结构设计，初步确定夹紧力为6000/N（3）顶起定位缸因为是两个缸对称分布，而轮对重1000/kg，所以每个缸的负载为500×9.8=4900/N（4）确定系统的工作压力系统分别有高压和低压，高压处最高为9.5/Mpa，低压处最高为2.5/Mpa，不得超过此数值，具体请参考液压原理图3.2确定液压缸的几何参数3.2.1压装缸尺寸计算：（1）液压缸工作压力的确定工进时为9.5/Mpa，快进时为2.5/Mpa（2）液压缸内径D和活塞杆直径d的确定邵阳学院毕业设计论文8由下图可知：p1p2p3Dd1d2d3图3.6液压缸简图134RD=cmpp（3-1）其中R为最大压装力475/KN;ηcm为机械效率0.95;p1为最大输出压力9.5/Mpa;p3为系统背压，在这取0计算，即无背压。则：d1=150mmd1=125mmd1=90mm查[1]表2-4（GB2348-80）取D=250mm查[1]表2-3、2-5取。d1=150mmd1=125mmd1=90mm（3）液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚友液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径与其壁厚的比值/10D的圆筒称为薄壁圆筒。其计算公式为：2ypD（3-2）式中σ——液压缸壁厚（m）;D——液压缸内径（m）;Py——试验压力，一般取最大工作压力的（1.25~1.5）/倍（Mpa）;邵阳学院毕业设计论文9[σ]——缸筒材料的许用应力。其值为:无缝钢管：[σ]=100~110MPa.一级缸的内径计算py=1.5×2.5MPa=3.75Mpa,d1=160mm，[σ]=100MPa2212.632ypdmm（3-3）查[2]表4.11及C表2.115采用外径为160mm,壁厚为18mm的无缝钢管。同理取活塞杆材料为外径90mm,壁厚5mm的无缝钢管。二级缸的内径计算py=1.5×2.5MPa=3.75Mpa，D=250mm，[σ]=100MPa11182ypDmm（3-4）查[2]表4.11及C表2.115采用外径为325mm,壁厚为38mm的无缝钢管。（4）液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照[1]表2-6中的尺寸系列来选取标准值。一级缸工作行程长度为200mm；二级缸工作行程长度为400mm.（5）缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时20.433yptD（3-5）有孔时2200.433()yptDDd（3-6）式中t——缸盖有效厚度（mm）;邵阳学院毕业设计论文10D2——缸盖止口内径（mm）;do——缸盖孔的直径（m）.一级缸缸盖厚度计算后缸盖120.43314.250.43325010040.86ypDmm前缸盖22120.4336.7ypttDmm取t2=15mm.二级缸缸盖厚度计算后缸盖1320.43314.250.43325010040.86yptDmm（3-7）取t3=45mm:前缸盖242200.433()3.752500.43325010025013030.25yptDDdmm（3-8）取t4=45/mm.（6）最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点的距离H称为最小导向长度。邵阳学院毕业设计论文11对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求18012571.5202202LDHmm（3-9）式中L——液压缸的最大行程;D——液压缸内径。活塞的厚度B一般取B=(0.6~1.0)D；缸盖滑动支承面的长度1l，根据液压缸内径而定;当D80mm时，取ι1=（0.6~1.0）D；当D80mm时，取ι1=（0.6~1.0）d。对一级缸最小导向长度18012571.5202202LDHmm，活塞宽度及滑动支承面的长度1l10.70.79063ldmm0.60.616096BDmm因163961592143lBmmHmm，故无需设计隔套。对二级缸最小导向长度400250145202202LDHmm活塞宽度及滑动支承面的长度1l10.70.616096ldmm0.60.6250150BDmm为保证最小导向长度H，在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度（7）缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行