机械装配技术

15.1概述15.1.1机械装配的概念机械装配是指按照规定的技术要求实现机械零件或部件的连接，把机械零件或部件组成机械部件或机器。15.1.2机械装配的要求1.装配精度保证装配精度是装配工作的根本任务。装配精度包括配合精度和尺寸链精度。(1)配合精度配合精度是指互相配合的零部件间具有适当的间隙或过盈以及规定的相互位置精度。1)完全互换法：完全互换法是指零部件按图样要求制造后，无需任何补充加工或选择即可顺利进行装配，并满足规定的性能要求。15.1概述2)分组选配法：分组选配法是指通过对零部件进行适当的测量分组，构成同组内零部件的完全互换，并实现高配合精度的一种措施。3)调整法：调整法是指通过适当调整某些零部件的位置或状态，以保证要求的配合精度。4)修配法：修配法是指在装配中允许适当修锉、刮研某些零部件的特殊部位，以保证装配要求。(2)尺寸链精度机械装配中，有时虽然各配合零部件的配合精度满足要求，但累积误差所造成的尺寸链误差却可能超出规定范围，应重新进行选配或更换某些零部件。15.1概述2.密封性在装配工作中，对密封性必须给予充分重视。除恰当选择密封材料外，还要选择合理的装配工艺，保证合理的装配紧度，并且压紧要均匀。压紧度不足，会引起泄漏。压紧过度，会使静密封的垫片丧失弹性，甚至被压碎裂；对动密封元件，则会引起发热、加速磨损、增大摩擦功率损失等，从而，使机器降低或丧失工作能力，可能造成严重的事故。15.1.3机械装配的工艺过程机械装配工艺过程包括：装配前准备工作、装配、检验和调整。(1)装配前准备工作装配前应认真阅读图样及相关技术资料，熟悉机械的构造，了解各零部件的特点及作用、零部件的相互关系及连接方式、方法。(2)装配零部件的装配必须严格地按照装配工艺规程操作。(3)检验和调整装配后，需对设备进行检验和调整。15.2过盈配合的装配15.2.1常温下的压装配合常温下的压装配合适合于过盈量较小的几种过盈配合，如H6/s5、H6/r5、H7/s6等。该方法操作简单，动作迅速，在生产中得到广泛应用。压装配合可分为锤击法和压入法两种。1.锤击法锤击法主要适用于平均过盈量小、配合长度较短、要求较低的非重要连接。2.压入法压入法是利用专用工具或设备来完成压装配合。该方法施力均匀，施力方向易于控制，生产效率高，压装精度易于保证，主要用于过盈配合。当过盈量较大时，可在专用压力机上进行压装，并需进行压入力计算。15.2过盈配合的装配(1)压入力的计算压装配合时，压入力F必须足以克服轴压入孔时的摩擦力。1)当孔、轴均为钢质材料时2)当轴为钢质材料，孔为铸铁材料时(2)装入1)首先应使装配表面保持清洁，并涂以润滑油，以减少压入时的摩擦阻力并防止装配过程中损伤配合表面。2)应保证加力均匀，并注意导正。3)将零件压装到位后方可结束装配工作。15.2过盈配合的装配15.2.2热装配合热装配合的基本原理是利用加热（包容件）孔，使其直径膨胀增大到一定数值后，将（被包容件）轴自由装入孔中并定位，待零件冷却后，就形成孔与轴的紧密配合，产生很大的接触应力，达到过盈连接的要求。1.加热温度的计算加热温度应使孔的膨胀量达到实际过盈的2~3倍。2.加热方法孔件的加热方法主要有以下几种：(1)热浸加热法该方法用于尺寸及过盈量较小的连接件。(2)氧乙炔火焰加热法该方法多用于较小零件的加热。(3)固体燃烧加热法用砖砌制加热炉或将零件用砖架起，用木柴或焦炭焙烧加热。15.2过盈配合的装配(4)炉内加热法炉内加热法是将零件置于专用加热炉内进行加热的方法。(5)煤气加热法煤气加热法是利用煤气火焰对零件直接加热的方法，操作简单，适用于大型零件。(6)电阻加热法电阻加热法是将镍-铬电阻丝缠绕在耐热瓷管上，放在被加热零件的孔中，对镍－铬丝通电便可实现加热。(7)电感应加热法电感应加热法是利用交变电流通过铁心(即被加热零件)外的线圈，将电能转化成热能，使零件加热的方法。图15-1样杆简图15.2过盈配合的装配3.加热温度的测定在加热过程中，可采用半导体点接触测温计测量零件的加热温度。4.装入1)装入前应去掉孔表面的灰尘、污物。2)必须保证零件一次装到预定位置，并使包容件压装在轴肩上，直到机件完全冷却为止。5.热装举例(1)已知条件ϕ800mm人字齿轮轴，热装齿式联轴器的外齿套。(2)加热温度的计算(3)加热方法将齿式联轴器的外齿套用耐火砖支承15.2过盈配合的装配图15-2热装装配示意图15.2过盈配合的装配用橡皮管将煤气引来，通过4个烧嘴从下面及侧面加热齿式联轴器的外齿套。(4)测温方法用半导体点接触测温计测温。(5)装配为了确保装配质量，采取将齿式联轴器外齿套平放，人字齿轮轴垂直落下的装配方法，如图15-2所示。15.2.3冷装配合当包容件尺寸较大，被包容件尺寸较小时，采用加热包容件的方法就很不方便，或由于某种特殊原因不允许加热包容件时，可将被包容件冷却，使其尺寸缩小，然后迅速装入包容件中，这种方法称为冷装配合。有制氧设备的冶金企业，可推广应用此方法。(1)冷却温度(2)冷却剂15.2过盈配合的装配15.2.4液压过盈装配液压过盈装配是一种无键连接的新技术，可用于高速重载、拆装频繁的连接零件的装配，具有操作简便、安全可靠等特点。目前，随着加工制造技术的提高和液压技术进步，这种方法越来越受到重视和推广。1.液压过盈装配原理当高压油液进入被连接件的连接面之间时，在油压作用下，孔件会产生弹性膨胀，轴件则会产生弹性压缩。此时进行装配，将被连接件顺利安装到位之后，去油卸压，孔与轴在弹性恢复过程中紧紧压合在一起，从而获得过盈装配。为使装配顺利，常将连接面设计成圆锥面或带圆锥套的形式。2.液压过盈装配与拆卸15.2过盈配合的装配(1)装配前检查应先检查室温，室温一般不得低于16℃；检查连接件包括轴件、孔件及锥套的尺寸和几何偏差，特别应当检查配合锥面的接触面，接触面应达到60%～70%。(2)装配在配合的内外锥面应涂以少量的油，以减小摩擦阻力，将连接孔件轻装于锥套的外锥面上，起动压力油泵，开始时，孔件压入行程较小，配合表面会有少许油渗漏是正常现象，可继续升压。(3)拆卸拆卸时的油压较压入时低。图15-3轧钢机万向联轴器的液压过盈装配1—膨胀油泵2—放气孔3—锥套4—轴5—螺杆6—放气孔7—缸8—活塞9—螺母10—压力表11—压入油泵12—放气阀13—万向联轴器15.3联轴器的装配15.3.1联轴器找正时偏移情况分析1)S1=S3，a1=a3，如图15-4a所示。2)S1=S3，a1≠a3，如图15-4b所示。3)S1≠S3，a1=a3，如图15-4c所示。4)S1≠S3，a1≠a3，如图15-4d所示。图15-4联轴器找正时可能遇到的四种情况1、2—支点15.3联轴器的装配15.3.2联轴器找正时的测量联轴器的找正调整，主要是通过对初步安装到位的联轴器进行必要的测量，然后根据测得的数据进行分析、计算，从而确定应调整的量及调整方向。常用的测量找正方法有钢直尺塞规法、双表法。15.3联轴器的装配(1)钢直尺塞规法用塞规测量联轴器的端面间隙，以判断两轴线是否平行。(2)双表法采用双表法对联轴器进行找正，精度较高。图15-5双表法找正及测量记录图a)百分表找正示意图b)测量记录图1—百分表2—磁性座3—滑杆15.3联轴器的装配15.3.3联轴器找正时的计算和调整根据测量的间隙进行调整，一般先调整轴向间隙，使两半联轴节平行，再调整径向间隙，使两半联轴节同轴。为了准确快速地进行调整，应先进行计算，再来确定增减垫片的厚度。图15-6联轴器找正计算和加垫调整方法15.3联轴器的装配(1)先使两半联轴节平行由图15-6a可知，为了使两半联轴节平行，必须在主动机轴的支点2下加上厚度为x的垫片。(2)再使两半联轴节同轴由于a1＞a3，其原有径向位移量为e，再加上由于平行找正时又使联轴节中心的径向位移量增加了y，所以，为了使两半联轴节同轴，必须在轴Ⅱ支点1下面加厚度为(y＋e)的垫片。15.3.4实例图15⁃7a所示联轴器找正时所测得的间隙数值如图15⁃7b所示。试求轴Ⅱ支点1和支点2的下面应加或应减的垫片厚度。15.3联轴器的装配图15-7联轴器找正实例15.3联轴器的装配图15-8联轴器找正计算图(1)调整两半联轴节平行(2)调两半联轴节同轴15.4轴承的装配15.4.1滑动轴承的装配滑动轴承类型很多，常见有剖分式滑动轴承、整体式滑动轴承和油膜滑动轴承。1.剖分式滑轮轴承的装配(1)装配的准备认真阅读装配图样，了解装配技术要求，核对轴承型号，检查轴承质量，并对轴承进行清洗。(2)轴承座的固定对两个或两个以上的共轴轴承，首先要保证其水平度及同轴度。(3)轴瓦与轴承座的装配装配时，既要保证轴瓦与座孔的过盈量合适(0.01~0.05mm),又要保证轴瓦与座孔接触良好。15.4轴承的装配图15-9瓦口尺寸(4)轴瓦与轴的装配轴瓦与轴的装配要能实现正常的润滑及合理15.4轴承的装配的接触。1)开制瓦口和油沟。2)接触角及接触点。(5)轴承间隙的测量1)间隙的作用。图15-10油槽的形状a)轴向直线形油槽b)斜向十字形油槽c)径向王字形油槽15.4轴承的装配图15-11滑动轴承的间隙15.4轴承的装配图15-12压铅法测量2)间隙的测量。15.4轴承的装配2.整体式滑动轴承的装配整体式滑动轴承由整体式轴承体与圆形轴套组成。实际应用中常以摩擦系数较低的耐磨材料制成轴套来代替轴瓦，整体式滑动轴承具有结构简单，成本低等优点；缺点是当轴套磨损后，轴颈与轴套之间的间隙无法调整，因此，仅适用于低速、轻载的机械设备中。1)装配前，将轴承内表面按轴颈实际尺寸刮研，所留的间隙应符合配合的规定值。2)根据轴套外圆尺寸和规定的过盈量，采用敲入或压入的方法将轴套装入轴承座。15.4轴承的装配3)轴套装入轴承座后，因过盈配合使其产生附加应力，导致轴套内孔尺寸微量减少，应使用内径千分尺复查其内径尺寸，并用刮研的方法恢复轴套内径的理想尺寸。4)安装定位销或紧定螺钉，将轴套固定于座孔内。5)用内径千分尺在轴套内孔的两、三处作相互垂直方向的检查，以确定其圆度、圆柱度及尺寸精度是否满足要求。3.油膜轴承的装配动压油膜轴承是一种全封闭式的精密轴承，它具有较大的承载能力与较小的摩擦系数，已广泛应用于轧辊轴承上。15.4轴承的装配图15-13连轧机支承辊油膜轴承总图1—衬套2—套筒3(见图15-17)—甩油环4(见图15-17)、7(见图15-17)、9(见图15-17)、23(见图15-18)、24(见图15-17)、27(见图15-14)—内六角螺钉5(见图15-17)—伸出环6(见图15-17)、10(见图15-17)、11(见图15-17)、13(见图15-17)—密封环8(见图15-17)—护圈12(见图15-17)、20(见图15-17)—油封14(见图15-16)—挡环15、17—螺钉16—推力轴承箱体18、26(见图15-14)—O形密封圈19—轴承护圈21(见图15-17)—防鳞环22(见图15-18)—套筒固定键25(见图15-14)—锁销28—推力轴承29(见图15-16)—弹簧座30(见图15-16)—弹簧31(见图15-20)—调整环托架32(见图15-20)—调整环33－止推板34(见图15-20)—键A—轴承箱B—支承辊15.4轴承的装配1)检查配合尺寸，并用汽油冲洗各零件。2)将轴承箱A与辊身相邻端面朝下，用三个千斤顶及方水平仪将箱体调水平。3)把衬套1吊到轴承箱上，旋转插入轴承箱内，当衬套安装到位后，从轴承箱的侧面将锁销25和O形密封圈26插入衬套内，再用内六角螺钉27把锁销25固定在轴承箱上，如图15-14所示。图15-14连轧机支承辊油膜轴承的衬套装配图15.4轴承的装配4)将套筒2与辊身相邻的端面朝下，把端部挡环14装到套筒2上并用螺钉15联接。5)组装推力轴承28。6)将轴承箱组装件旋转90°，即按工作状态放置。图15-15连轧机支承辊油膜轴承的套筒装配图7)组装密封组合件。15.4轴承的装配8)将支承辊B放到工作台上