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卡簧式拆卸工具的使用及改進(jìn)

2019-01-10 08:01:02永年縣海翔機(jī)械廠河北057150高建罡
金屬加工(冷加工) 2018年12期
關(guān)鍵詞:虎鉗卡簧鉗口

■永年縣海翔機(jī)械廠 (河北 057150) 高建罡

■邯鄲市冀南輕工機(jī)械廠 (河北 057150) 任肅鉸

1.提出問題

在修理某燃油設(shè)備時,需拆卸靠過盈配合安裝在噴油器內(nèi)的油濾(見圖1),拆卸工具(以下簡稱卡簧)靠工作部位先收縮放入,然后靠心棒錐面移動脹開的臺肩掛壓油濾骨架孔內(nèi)的空刀槽端面,通過手動螺旋拉力機(jī)構(gòu),將油濾拉出(見圖2)。因油濾骨架內(nèi)孔直徑僅6mm(見圖3),卡簧的壁厚僅1.3mm(見圖4),并且沿周向均布開設(shè)3個軸向脹收用槽。使用中卡簧不僅承受工作需要的拉力負(fù)荷,而且承受由于產(chǎn)生拉力的旋轉(zhuǎn)摩擦扭矩負(fù)荷,因開口環(huán)抵抗扭矩時剛度強(qiáng)度很低,使用中極易變形及折斷(見圖5),本文試分析其損壞原因并提出改進(jìn)方案。

圖1

圖2 1.虎鉗 2.軟鉗口 3.噴油嘴 4.螺栓 5.后墊圈6.六角螺母 7.油濾

圖3

圖4

2.卡簧的損壞原因

油濾靠過盈配合采用壓入裝配法安裝在噴油器內(nèi),油濾骨架(被包容件)材料牌號為45鋼,噴油器(包容件)材料牌號為TC4(鈦合金),卡簧材料為60Si2Mn。通過受力分析及理論計算(因篇幅所限,計算過程省略)可以得出,在最大過盈裝配狀態(tài)下,卡簧薄弱部位承受的拉應(yīng)力σ=208.83MPa<[σ]Ⅲ=980MPa,卡簧薄弱部位承受的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τb=917.73MPa>[τ]Ⅲ=784MPa,這里的許用應(yīng)力均摘自彈簧材料及許用應(yīng)力GB/T1239.1—2009,[σ]Ⅲ=100kg/mm2=980MPa,[τ]Ⅲ=80kg/mm2=784MPa,是按照Ⅲ類彈簧使用條件制定的許用應(yīng)力。如按第四強(qiáng)度理論計算,σca=(σ2+3)0.5=(208.832+3×917.732)0.5=1 603.21MPa>σs=1 176MPa(摘自GB/T 1222—2016,σs=120kg/mm2=1 176MPa),強(qiáng)度不夠是卡簧折斷的主要原因。

圖5

3.改進(jìn)措施

從使用角度分析,拉力是拆卸油濾時必須的動力,而螺旋機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的扭矩對拆卸油濾不僅沒用,反而是損壞卡簧的直接原因。必須減小甚至消除摩擦扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力,這是使用與改進(jìn)拆卸工具的努力方向。使用液壓千斤頂做動力,可以徹底擺脫扭矩的影響,但需增加一套液壓機(jī)構(gòu),還需設(shè)計框架結(jié)構(gòu)將壓力改變?yōu)槔?,結(jié)構(gòu)復(fù)雜;在產(chǎn)生摩擦扭矩的結(jié)合面間增加滾動軸承,變滑動摩擦為滾動摩擦,可以將摩擦扭矩降低至原來的1/10,可以避免卡簧損壞,但需增加軸承和支承件,結(jié)構(gòu)復(fù)雜;開口式卡簧“C形槽”改為“O形”徑向圓孔,在孔內(nèi)安裝伸縮圓柱銷的方法實現(xiàn)拆卸功能,比原卡簧式結(jié)構(gòu)承受扭矩的能力增強(qiáng),可以減小剪應(yīng)力,因油濾內(nèi)孔直徑僅6mm,設(shè)計伸縮銷結(jié)構(gòu)不方便;在不改變原卡簧結(jié)構(gòu)的前提下,將卡簧承受的扭矩“卸荷”,是一個簡便易行的方法。所謂“卸荷”就是通過增加承受扭矩的零件,在卡簧承受拉力負(fù)荷時不讓卡簧承受扭矩負(fù)荷,按照這個思路,設(shè)計了兩種方案(見圖6和圖7)。

圖6所示方案僅將原拆卸工具上厚墊圈外圓焊接4個圓棒支臂,圓棒直徑比噴油器上夾持面厚度小0.3mm,這樣將噴油器與支臂一起放入帶有保護(hù)鉗口的虎鉗口內(nèi),調(diào)整好拆卸夾具位置后,虎鉗夾緊噴油器,但支臂沒有夾緊,可沿鉗口移動,當(dāng)擰動套管形螺母時,就可將部分扭矩卸荷給虎鉗,正是因為支臂與鉗口有間隙,有可能存在最壞情況是:當(dāng)卡簧承受扭矩時,卸荷支臂還沒有與虎鉗鉗口接觸,這樣就不能將卡簧承受的扭矩卸荷,所以,卸荷不徹底。圖7所示方案,在原套筒形螺母與厚墊圈接觸端外圓上,增加反扣螺紋,并安裝帶有4條支臂的反扣螺母,使用時,首先調(diào)整反扣螺母與拆卸工具的厚墊圈接觸,然后反向回轉(zhuǎn)90°~180°,使反扣螺母與厚墊圈之間產(chǎn)生縫隙0.375~0.750mm,按圖7所示裝入虎鉗,然后用扳手旋轉(zhuǎn)套筒形螺母,帶卸荷支臂的反扣螺母隨套筒形螺母一起轉(zhuǎn)動,直到支臂與鉗口接觸,當(dāng)反扣螺母頂壓厚墊圈時,已消除了支臂與鉗口的間隙,徹底將扭轉(zhuǎn)負(fù)荷卸載給虎鉗了。由于套筒形螺母兩端分別采用了正反扣螺紋,套筒形螺母轉(zhuǎn)動一周時,左、右兩端相配零件各移動一個螺距,將只有左端相配零件移動變?yōu)樽笥译p向相配零件移動,拆卸效率提高了將近一倍,方便了使用。

按照圖7所示卸荷方案改進(jìn)與使用后,避免了卡簧的損壞,效果良好。

圖6 1.軟鉗口 2.噴油器 3.油濾 4.螺栓 5.厚墊圈6.六角螺母 7.焊接支臂 8.虎鉗

圖7 1.軟鉗口 2.噴油器 3.油濾 4.螺栓 5.厚墊圈6.六角螺母 7.焊接支臂 8.虎鉗

4.結(jié)論與應(yīng)用推廣

本文所述卡簧因截面屬于開口薄壁環(huán),其承受扭矩能力很低,為此必須將扭矩卸荷,設(shè)法讓其不承受扭矩。這與常見的螺釘、螺栓擰緊受力類似,但普通緊固件螺釘與螺栓的截面面積較大且是實心封閉截面,其承受擰緊力矩能力較強(qiáng),按規(guī)定使用定力距扳手?jǐn)Q緊時不會損壞。如果螺釘、螺栓桿開有橫孔或槽等,將使截面成為不封閉結(jié)構(gòu),使用時必須注意避免開口截面承受扭矩,以免裝配時產(chǎn)生損壞。

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