一、項目背景
傳統(tǒng)的托輥制造壓裝工序，起初采用的大錘砸軸承、密封圈的手工方法組裝托輥，存在組裝質量不穩(wěn)定、勞動強度大、容易砸手，工作效率低等弊端。采用液壓試驗臺和報廢液壓缸改造的托輥半自動雙向壓裝設備，由于軸承在安裝過程中受力平穩(wěn)，而且軸承到位后不再承受沖擊力，充分避免了組裝過程中對軸承的損害，與手工組裝相比，托輥組裝質量有了很大的提高，效率明顯提高，解決了皮帶機托輥手工操作組裝、質量不穩(wěn)定、勞動強度大、容易砸手、工作效率低的狀況。
二、研究內容
1.基本原理
該設備主要由底座、油缸、壓裝胎具、V 形鐵、油缸底座組成。油缸通過油管與液壓站相連，壓裝胎具由彈簧、心軸和壓裝軸組成，彈簧保證油缸縮回后，心軸回到初始位置。心軸通過彈簧與缸桿連接，但不隨缸桿一起動作，心軸的作用是支撐托輥軸和要壓裝的軸承。通過兩根心軸的支撐可以保證油缸、缸桿、壓裝軸、心軸、托輥軸、桶皮的中心線在同一軸 線上。心軸外徑比軸承內徑稍小，以方便軸承套裝到心軸上。壓裝軸通過螺紋與缸桿連接，隨缸桿一起動作，壓裝軸由兩部分組成，用螺紋連接，缸桿和壓裝軸的伸縮距離由心軸和缸桿之間的距離所決定。可以通過調節(jié)壓裝軸兩部分的相對位置來調整軸承的壓入深度，保證缸桿和心軸頂死時，軸承正好壓裝到位。壓裝軸的可調節(jié)，使托輥壓裝機不但可壓裝軸承也可壓裝密封圈，并可組裝不同尺寸的托輥，一機多用，增加了壓裝機的使用范圍。
2.關鍵技術
①合理設計心軸，解決了安裝軸承前托輥軸和桶皮的對中問題。
②合理設計壓裝軸的尺寸，保證軸承壓裝到位后心軸和油缸桿頂緊，油缸的壓力由心軸和托輥軸承載，減少壓力過大對軸承的損傷。
③壓裝軸采用分體結構，由螺紋連接，可以組裝不同尺寸的托輥。
④V形鐵的高度可以調整，使壓裝機適用于不同直徑的托輥。
圖1 托輥半自動雙向壓裝機圖
圖2 壓裝過程結構圖
壓裝機的液壓系統(tǒng)利用原有的液壓試驗臺液壓站和翻車機改造后報廢的油缸、油管，重新設計了管接頭，液壓系統(tǒng)如圖 3 所示，通過電磁換向閥控制油缸的伸出和縮回，調節(jié)溢流閥的溢流壓力的大小控制油缸壓裝軸承過程中油缸壓力，調節(jié)節(jié)流閥的流量控制油缸的伸出、縮回速度。
托輥的組裝過程為：①通過調整油缸支架、V 形鐵的高度和對中，保證托輥中心、兩根油缸缸桿中心線在同一軸線上，這是保證托輥安裝質量的重要步驟。②將托輥軸穿入桶皮，軸承安裝到心軸上，再把桶皮放到 V 形鐵上，同時托輥軸放到心軸上，用兩根心軸托起，保證托輥軸中心線和油缸、缸桿、壓裝軸、心軸、桶皮的中心線在同一軸線上。③啟動油缸，壓裝軸隨缸桿運動，心軸頂緊托輥軸后不動，此時，彈簧壓縮，軸承隨壓裝軸運動壓入桶皮。④當軸承壓裝到位后心軸與缸桿頂死，液壓壓力上升，油缸壓力通過缸桿、心軸由托輥軸承載，軸承不再承載壓力，避免由于壓力過高損壞軸承。壓力達到溢流閥設定壓力后液壓系統(tǒng)卸荷，壓力不再上升。⑤油缸縮回，托輥放到托輥架上，安裝軸用擋圈。重復以上工序，待一批托輥安裝好軸承后，再調整壓裝軸的尺寸，安裝密封圈，工序和原理與安裝軸承一樣。壓裝好密封圈后，再安裝軸用擋圈，一根托輥組裝完成。
圖3 托輥壓裝機液壓原理圖
三、應用效果和效益
1.應用效果
采用托輥壓裝機組裝托輥，由于軸承在安裝過程中受力平穩(wěn)，而且軸承到位后不再承受沖擊力，充分避免了組裝過程中對軸承的損害，與手工組裝相比，托輥組裝質量有了很大的提高，效率明顯提高，組裝1根托輥用時由過去10min縮減至3min。在壓裝機設計過程中，充分利用了報廢液壓缸，節(jié)約了資金，通過一年多的使用，壓裝機工作效率高，組裝質量好，得到廣大客戶、職工的好評。
2.經(jīng)濟效益
組裝1根托輥用時由過去10min縮減至3min，按照一年340天，每天工作8小時，按照平均每根90元計算；
傳統(tǒng)壓裝方式一年可以生產(chǎn)：340×8×6=16320根；
采用該設備后一年可以生產(chǎn)：340×8×20=54400根；
每年產(chǎn)生效益：38080×90=3427200元。
四、推廣應用前景
目前，托輥半自動雙向壓裝設備生產(chǎn)的托輥已經(jīng)在某煤業(yè)有限責任公司成功使用，效果良好，經(jīng)濟和社會效益顯著。另外，項目研究成果可適用于各種托輥的加工，具有廣闊的推廣應用前景。
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