矿用提升机主轴机械加工工艺分析与探讨

时间：2022-08-17 23:55:10

关键字：主轴矿用提升机加工工艺

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[导读]摘要:主轴是矿用提升机的关键零部件,在满足主轴加工工艺要求的前提下,针对其受力复杂、加工制造难度大、加工工艺过程对主轴的使用影响较大的问题,从主轴材料、毛坯形式、加工工艺过程等方面对矿用提升机主轴的机械加工工艺过程进行了分析和探讨,为矿用提升机主轴的加工制造提供了指导。

引言

矿用提升机属于矿产开采领域的大型提升机械设备,其主要由电机带动主轴转动,主轴与滚筒连接并带动钢丝绳收放完成容器在井筒中的升降,在我国的采矿行业中使用广泛。主轴作为矿用提升机最为关键的零部件,其传递负载和动力的稳定可靠性就决定了采矿安全等级的高低。矿用提升机主轴的使用除与其工况条件好坏及提升载荷大小等影响因素相关外,还与主轴机械加工工艺过程有关。我们要充分考虑选材、毛坯件的获取形式、机加工路线等因素,以达到降低机械加工制造系统能耗,实现绿色制造的目的。

1矿用提升机主轴加工工艺要求

一般情况下矿用提升机主轴系统主要由主轴、滚筒、轮毂、轴承等零件构成,如图1所示。其中主轴呈阶梯状,其与轴承在轴颈部分相互配合,以支撑整个主轴系统工作。轴颈作为提升机主轴的工艺基准,其加工精度和圆柱体表面的粗糙度要求都较高。

1—固定滚简:2—键:3—主轴:4—轮毂:5—游动滚简;

6—轴瓦(轴承)。

图1矿用提升机主轴装置

提升机在作业时,主轴的受力情况比较复杂,各轴段根据其工况的不同而采用不同的结构尺寸,但大体的加工工艺要求如下:

(1)支撑轴颈尺寸精度要求:提升机主轴轴颈是用来安装支撑轴承或轴瓦的,是主轴部件的装配基准面,其零件加工精度直接影响主轴装置的回转精度,通常要求主轴轴颈部分尺寸精度较高。

(2)主轴工作表面的几何形状精度要求:提升机主轴的工作表面是指主轴与滚筒轮毂、轴承、轴瓦等零件直接装配的表面,比如轴颈、外圆柱面、外锥面、锥孔等。为了保证工作时主轴装置的稳定性,要求其圆柱度、圆度等几何形状精度在限制的尺寸公差规定范围之内。

(3)主轴工作表面的位置精度要求:提升机主轴的位置精度要求由其工作时所处位置和功能而定。主轴的位置精度应在满足支撑轴颈尺寸精度要求的前提下保证轴颈和轴承装配后的同轴度要求。同轴度要求对主轴装置传动精度和传动稳定性的影响比较大,同轴度低的主轴在提升机工作时产生的噪声和振动比较大,严重缩短了主轴的使用寿命。

(4)主轴表面粗糙度要求:提升机主轴中与齿轮、带轮等传动件装配使用的轴颈表面粗糙度要求一般为Ra2.5~0.63μm,与轴承、轴瓦配合起到支撑作用的轴颈表面粗糙度要求为Ra0.63~0.16μm。

(5)主轴各段表面硬度要求:在工作时,主轴的轴颈、轴头等表面都会受到不同形式的摩擦影响。尤其是轴径与轴承配合使用时,轴颈与轴瓦构成转动副产生摩擦,设计中要求轴颈具有很好的耐磨性。与滚动轴承构成转动副的轴颈上,摩擦主要来自于套圈和滚动体之间的相对运动,对于轴颈的耐磨性没有特殊的要求,但考虑到安全性仍要求适当提高其硬度,一般为40~50HRC。

2矿用提升机主轴加工工艺分析

矿用提升机主轴的加工工艺要求较多,加工难度大,工艺流程较长,对各工序的精度要求较高。在主轴加工工艺分析过程中,满足加工精度的同时,可以通过合理选材、正确划分加工工序、减少装夹和工件转运次数、优化加工路线和加工工艺参数等措施来减少加工过程产生的能耗。

2.1主轴材料的选择

提升机主轴材料的选择根据材料加工的性能、工艺、经济性及主轴工作环境、工况、载荷等来确定。由于提升机主轴在工作过程中承受载荷和传递动力,会受到交变复合应力的作用,主轴材料一般选择综合力学性能较高的优质中碳钢或中碳合金调质钢,同时还可通过热处理提高强度和耐磨性。2.2毛坯件的获取方式

根据主轴的形状、材料的种类、使用场合,毛坯的获取方式一般有棒料锯切、锻造、铸造、焊接等。根据前面分析的提升机主轴材料为优质中碳钢或中碳合金调质钢,我们推荐毛坯采用棒料锯切或锻造的形式。棒料锯切方式获得主轴毛坯的速度快,但余量大,浪费材料且能耗高,而采用锻件在减少了加工余量的同时获得了较高的力学性能。所以,提升机主轴的毛坯获取方式一般选择为锻造,并结合预备热处理的正火(或退火)来消除锻件的内应力,提高机械切削性能。

2.3主轴加工工艺过程

主轴类零件的工序一般为粗加工、半精加工、精加工三个过程。各阶段的划分大致以热处理为界限,如图2所示。合理划分阶段和安排工序可以保证加工质量,使生产效率达到最高,并降低能耗,减少经济成本。