軸與襯套的間隙計算方法及座式懸臂開鐵口機的旋轉機構的製作方法

2023-10-05 07:08:54

專利名稱：軸與襯套的間隙計算方法及座式懸臂開鐵口機的旋轉機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及軸與襯套的配合間隙計算方法，具體地說是一種受力矩作用的垂直軸 與兩端稀土尼龍襯套的配合間隙計算方法以及運用該計算方法的座式懸臂開鐵口機的旋 轉機構。 背景技術：
稀土尼龍作為一種新型的固體減摩材料，是以尼龍為基體材料、稀土為添加劑經 高溫離心澆鑄而成。用稀土尼龍製作的襯套在工作運行中，工作表面會形成一層粘滑而不 易流動、薄而堅硬的固體潤滑膜，並牢固地附著在軸頸表面形成隔層，在具有良好自潤滑性 和耐磨損性能的同時大幅降低了工作表面間的摩擦係數。在重載、低速的工作場合採用稀 土尼龍襯套具有比鑲嵌石墨自潤滑銅套更為良好的耐磨、減摩及自潤滑性能，經濟性更為 突出。機械行業中，稀土尼龍襯套成功使用於在不受力矩作用的水平軸上，並按傳統的 經驗公式計算水平軸與兩端稀土尼龍襯套配合的徑向工作間隙S = d0Xe(5為軸與襯 套配合的徑向工作間隙，d。為軸徑，e為軸與稀土尼龍襯套配合時的工作間隙係數)。但受力矩作用的垂直軸應用也很普遍，而將稀土尼龍襯套用於垂直軸，並按傳統 經驗公式確定兩者的配合間隙，卻經常發生轉動故障，例如曾經將稀土尼龍襯套用於座式 懸臂開鐵口機的旋轉機構各立軸上，並按傳統經驗公式確定兩者的配合間隙，卻發生嚴重 的抱軸現象而導致轉動不靈。經分析，在力矩作用下，垂直軸與兩端襯套均發生不規則磨 損，工作狀況與不受力矩作用的水平軸完全不同，不能將傳統的經驗公式套用於受力矩作 用的垂直軸上，因而業內人士普遍認為，稀土尼龍襯套不適合在受力矩作用的垂直軸上使 用。因此，目前座式懸臂開鐵口機的旋轉機構各立軸上仍然採用鑲嵌石墨自潤滑銅套的方 式，鑲嵌石墨自潤滑銅套雖然比較適合爐前高溫、多粉塵汙染的環境，但耐磨性相對較差， 使用壽命不高且價格昂貴。

發明內容
本發明的目的是提供了一種受力矩作用的垂直軸與兩端稀土尼龍襯套配合間隙 的計算方法，通過確定合理的配合間隙，能夠使稀土尼龍襯套運用於受力矩作用的轉動場 合，如運用於座式懸臂開鐵口機的旋轉機構。經研究表明，水平軸上不受力矩作用的關節部位，水平軸對襯套的壓力僅為旋轉 部件單一方向的重力作用；而垂直軸上作為關節的部位受力矩作用，由於重力，稀土尼龍襯 套的中心相對軸心會有一定的傾斜，此時，重力矩與垂直軸對兩端稀土尼龍襯套壓力的力 偶矩達到力矩平衡，垂直軸對稀土尼龍襯套的壓力和重力的比值與彼此力臂的比值成反比 例。根據試驗及分析得出，當垂直軸上兩端關節部位的稀土尼龍襯套受力矩作用時，垂直軸 與稀土尼龍襯套配合間隙的計算公式為
formula see original document page 4
L1Zl2應滿足的條件為1 < L1Zl2 < 5。式中δ 『為垂直軸兩端與稀土尼龍襯套的配合間隙，L1S重力臂(產生力矩的重 力作用線至力矩中心的垂直距離)，L2S壓力臂(兩稀土尼龍襯套所受徑向壓力作用線之 間的垂直距離)，d。為軸徑，e為傳統計算公式中軸與稀土尼龍襯套配合時的工作間隙係數。上述計算公式在重力臂與壓力臂的比值大於1而小於5的場合均能適用，當重力 臂與壓力臂的比值大於5時則會因為軸與稀土尼龍襯套配合間隙過大而影響旋轉動作的 平穩性，重力臂與壓力臂的比值小於1時，則會因軸與稀土尼龍襯套配合間隙過小而導致 轉動不靈。重力臂與壓力臂的比值小於2. 5是最佳的適用場合。對垂直軸產生力矩的重力一般為支承在垂直軸上、並繞垂直軸轉動的旋轉部件的 重量，重力的作用點作用在旋轉部件的重心處。上述計算公式可以在機械行業的設備、設備部件中廣泛應用，如在本發明還涉及 的座式懸臂開鐵口機的旋轉機構中運用，座式懸臂開鐵口機的旋轉機構包括各構件轉動關 節處的立軸(相當於上述的垂直軸)及與立軸兩端轉動配合的襯套，所述襯套為稀土尼龍 襯套，且稀土尼龍襯套與立軸的配合間隙按上述計算公式確定，即formula see original document page 41 < L1A2 < 5o最佳適用條件是1 < L1Zl2 <2.5。本發明的優點本發明打破了在受力矩作用的情況下不適合在軸上使用稀土尼龍襯套的認識誤 區，在軸與稀土尼龍襯套配合間隙的傳統經驗公式基礎上，根據試驗推出了一全新的計算 公式，通過重新確定軸與稀土尼龍襯套的配合間隙，使稀土尼龍襯套在受力矩作用的情況 下與軸使用成為可能，並可替代原用的石墨自潤滑銅套，提高耐磨性、延長使用壽命、降低 生產成本。


圖1是不受力矩作用的水平軸的受力情況圖。圖2受力矩作用的立軸的受力情況圖。圖號標識1、立軸；2、水平軸；3、稀土尼龍襯套。
具體實施例方式
如圖1所示，水平軸2兩端分別嵌套稀土尼龍襯套3，稀土尼龍襯套3位於旋轉部 件的關節處，水平軸2受旋轉部件的重力G作用，由於重力G而在兩端稀土尼龍襯套3分別 產生支承力附和N2，由於沒有力矩對水平軸2發生作用，故G = m+N2，水平軸2與稀土尼 龍襯套3配合間隙計算公式為δ =d0Xe(5為軸與稀土尼龍襯套配合的徑向工作間隙；d。 為軸徑；e為軸與稀土尼龍襯套配合時的工作間隙係數)。
以IOOmm直徑的水平軸2所配稀土尼龍襯套3為例經查相關數據得知，基本直徑 尺寸為IOOmm的軸與稀土尼龍襯套3配合的工作間隙係數為0. 005 0. 006，此時算出的軸 與稀土尼龍襯套3配合的徑向工作間隙δ = IOOmmX (0. 005 0. 006) = 0. 5mm 0. 6謹。如圖2所示，座式懸臂開鐵口機的旋轉機構包括各構件轉動關節處的立軸1，立軸 1的上、下兩端分別嵌套稀土尼龍襯套3，稀土尼龍襯套3分別位於旋轉部件的關節處，立軸 1受旋轉部件的重力G作用，由於重力G產生的力矩而在兩稀土尼龍襯套3上分別產生徑向 支承力附和N2，兩者力矩平衡(GXL1 = NlXrl+N2Xr2 = NXL2)，稀土尼龍襯套3與立 軸1配合間隙的計算公式為δ'=L1/L2(d0*e)( δ 『為立軸1與稀土尼龍襯套3的配合間隙；Ll為重力作用線至力矩中心之間 的垂直距離，L2為兩徑向壓力Ν1、Ν2作用線之間的垂直距離，d。為軸徑，e為軸與稀土尼龍 襯套3配合時的工作間隙係數。同樣以IOOmm直徑的立軸1所配稀土尼龍襯套3為例經查相關數據得知，基本直 徑尺寸為IOOmm的軸與稀土尼龍襯套3配合的工作間隙係數為0. 005 0. 006，若L1A2 = 2，此時算出的立軸1與稀土尼龍襯套3的配合間隙δ 『 =2Χ (0.005 0.006) =LOmm 1. 2mm。本發明的計算公式適合在重力臂L1與壓力臂L2的比值大於1而小於5 (最好是小 於2. 5)的場合下使用。
權利要求
軸與襯套的間隙計算方法，其特徵在於所述軸為受力矩作用的垂直軸，且所述襯套為稀土尼龍襯套(3)，垂直軸與兩端稀土尼龍襯套(3)配合間隙的計算公式為 = L1 L2 , ( do e ) 其中1＜L1/L2＜5；式中δ′為垂直軸與稀土尼龍襯套(3)的配合間隙，L1為對垂直軸產生力矩的重力至力矩中心之間的垂直距離、即重力臂，L2為兩稀土尼龍襯套(3)所受徑向壓力作用線之間的垂直距離、即壓力臂，do為軸徑，e為軸與稀土尼龍襯套(3)配合時的工作間隙係數。
2.根據權利要求1所述的軸與襯套的間隙計算方法，其特徵在於所述重力為由垂直 軸支承並繞垂直軸轉動的旋轉部件重量，重力作用於旋轉部件的重心處。
3.根據權利要求1或2所述的軸與襯套的間隙計算方法，其特徵在於1< L1Zl2 <2. 5。
4.座式懸臂開鐵口機的旋轉機構，包括各構件轉動關節處的立軸(1)及與立軸(1)兩 端轉動配合的襯套，其特徵在於所述襯套為稀土尼龍襯套(3)，且稀土尼龍襯套(3)與立軸 (1)的配合間隙為formula see original document page 2其中 1 < VL2 < 5 ；式中δ，為立軸(1)與稀土尼龍襯套(3)的配合間隙，L1為對立軸(1)產生力矩的重 力至力矩中心之間的垂直距離、即重力臂，L2為兩稀土尼龍襯套(3)所受徑向壓力作用線之 間的垂直距離、即壓力臂，d。為軸徑，e為軸與稀土尼龍襯套(3)配合時的工作間隙係數。
5.根據權利要求4所述的座式懸臂開鐵口機的旋轉機構，其特徵在於1< L1Zl2 <2. 5。
全文摘要
本發明公開了一種軸與襯套的間隙計算方法，所述軸為受力矩作用的垂直軸且所述襯套為稀土尼龍襯套，垂直軸與兩端稀土尼龍襯套配合間隙的計算公式為1＜L1/L2＜5。本發明打破了受力矩作用的垂直軸不適合採用稀土尼龍襯套的認識誤區，根據試驗推出了一條全新的計算公式，使稀土尼龍襯套在受力矩作用的垂直軸上使用成為可能，解決了受力矩作用的垂直軸採用鑲嵌石墨自潤滑銅套耐磨性太差、使用壽命不高且價格過於昂貴的難題。本發明還公開了一種座式懸臂開鐵口機的旋轉機構，包括各構件轉動關節處的立軸及與立軸兩端轉動配合的稀土尼龍襯套，稀土尼龍襯套與立軸的配合間隙由所述計算公式確定。
文檔編號C21B7/12GK101818223SQ201010133928
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者陳秀深 申請人:桂林穿孔公司