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汽車飛輪齒圈過盈裝配加熱感應器設計及工藝調試

2019-02-28

謝文，賈榮強，李沖，陸鵬
（十堰天舒感應設備有限公司，等）

　　摘　要：飛輪齒圈是往復式內燃發(fā)動機的重要部件，齒圈與配合軸徑為過盈配合，利用熱脹冷縮的原理，齒圈加熱到一定溫度，使其內徑增大，與曲軸的裝配由原有的過盈配合轉變?yōu)殚g隙配合套裝在曲軸上，通過特殊的機械裝置保證裝配精度，然后通過吹風、靜置等方式使齒輪冷卻內孔收縮與曲軸可靠連接。
　　關鍵詞：飛輪齒環(huán)；過盈裝配；感應加熱；熱脹冷縮

　　1.問題的提出
　　飛輪齒圈是往復式內燃發(fā)動機的重要部件，齒圈與曲軸配合軸徑為過盈配合（見圖1），利用熱脹冷縮的原理，齒輪加熱到一定溫度，使其內徑增大，與曲軸的裝配由原有的過盈配合轉變?yōu)殚g隙配合套裝在曲軸上，通過特殊的機械裝置保證裝配精度，然后通過吹風、靜置等方式使齒輪冷卻內孔收縮與曲軸可靠連接。裝配尺寸要求齒輪內孔尺寸φ39.995mm，曲軸軸徑φ40mm，裝配Z大過盈量0.081mm，裝配Z小過盈量0.04mm。

圖1　齒輪、曲軸裝配關系示意

　　技術難點：加熱溫度的均勻性、內孔膨脹量、加熱溫度不能超過250℃（溫度過高會嚴重影響被加熱齒輪的硬度、平面度等）。內孔較小的加熱感應器制作也是一個難點。
　　關鍵點：零件尺寸與感應器結構的配合選用，本文重點介紹感應器的設計，附帶感應器調試過程中的參數，對于設計、調試、生產有一定的指導意義。

　　2.設備描述
　　設備組成部分：感應加熱電源、感應器、測溫系統(tǒng)、主機機械部分（含夾持機構、定位機構、壓裝機構、冷卻水系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)），如圖2所示。

圖2　加熱壓裝設備

　　3.電源參數
　　電源參數：工作電壓380V（三相），頻率50Hz；工作電壓342～430V；振蕩頻率10～40kHz（頻率隨感應器圈數變化）；Z大輸入電流48A；額定輸出功率30kW。

　　4.壓裝過程設定
　　右側尾座裝夾齒輪→感應器到達加熱位置→電源加熱啟動→感應器退回原位→右側尾座攜帶齒輪左移緩慢到達裝配位置→靜置等待齒輪降溫→右側尾座后退→裝配完成。

　　5.感應器設計
　?。?）常規(guī)的螺旋式內孔加熱式感應器，如圖3所示。內孔加熱式壓裝工藝見表1。

圖3　螺旋式感應器（d1=d－6）

 

　?。?）蚊香式端面加熱感應器如圖4所示（φ內=d+8，φ外=D-32，φ內、φ外需根據加熱溫度進行調整，數據僅供參考；線圈與齒輪的間隙a根據加熱溫度進行調整)。加熱參數見表2。

圖4　蚊香式端面加熱

 

 

　　根據試驗，得出齒輪加熱感應器的設計參數見表3。

 

　　6.注意事項
　?。?）感應器設計強度要足夠，始終保持線圈與工件的間隙一致，且匝間距固定不變，否則加熱效果會差別很大。
　?。?）齒輪熱裝必須緩慢加熱，因此感應器與工件的間隙不能按常規(guī)淬火加熱感應器設計，一般要求a＞3mm。
　　（3）加熱功率不能太大，否則內孔溫度升溫很快，而漲大量不夠，或漲大量不均勻。
　　（4）不同直徑和厚度的齒輪，加熱完成之后可能需要一定時間的均溫，其漲大量才能達到裝配需要。
　?。?）裝配速度必須緩慢，過快容易造成刮傷或損壞工裝。
　?。?）裝配完成之后，必須對齒輪進行吹風、靜置等冷卻，否則內孔縮小量不夠，尾座退出的時候，可能會使齒輪偏離一定的距離，從而使得裝配精度達不到要求。
　?。?）對于熱裝過程中出現裝配尺寸不到位或偏離的情況，廠家可以根據需要增加相應的齒輪加熱拆卸設備。

　　作者簡介：謝文，十堰天舒感應設備有限公司；賈榮強，天潤曲軸股份有限公司；李沖，東風汽車有限公司設備制造廠；陸鵬，四川建安工業(yè)有限責任公司。

來源：《金屬加工》（熱加工）雜志