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第七章 典型机械设备的修理,第七章 典型机械设备的修理,机械设备种类繁多，不同机械设备的总体结构与综合性能大不相同，但就其局部结构和单性能而言，却有许多相同之处。从某种角度可以讲，所有机械设备是由有限的几种典型运动副组合而成的，机械零部件是构成机械设备的基本单元。,机械设备产生机械放障的主要原因是组成设备的机械零部件出现了故障。因此，机械零部件的修理是机械设备修理的重要工作内容之一。,机械零部件的修理包括轴类、轴承类、传动丝杠螺母类、壳体类、曲轴连杆类、分度蜗轮、齿轮类等零件的修理及螺纹联接件的修理，以及过盈配合零件的调整与装配。,第七章 典型机械设备的修理,第一节 轴与轴承的修理,第七章 典型机械设备的修理,轴与轴承是机械设备中实现回转运动的零件，它们的主要作用是支承其他零件，承受载荷和传递转矩。,轴与轴承间的相对运动，轴上所承受载荷的变化和冲击，易于造成轴的弯曲变形和局部磨损，也造成轴承的损伤和失效。因此，修复轴的尺寸精度，更换和修复轴承，恢复其回转精度是轴和轴承修理的主要工作之一。,一、主轴的修理,第七章 典型机械设备的修理,在机械设备的结构中，有各种形式的轴，例如：主轴、传动轴、花键轴、曲轴等。其作用主要是支承零件，传递动力或运动。轴的形式不同，承受的载荷不同，失效的形式也就不同，修理和调整的方法就不一样。,主轴是金属切削机床的关键部件之一，在主轴上安装有传递动力的传动装置和装夹工件的夹紧机构。主轴的作用是传递动力，带动刀具或支承工件实现切削运动。主轴精度的高低直接影响所加工零件的精度。因此，主轴一般选择优质碳素钢经机械加工和适当的热处理后制成。要求主轴具有较高的精度，适当的表面硬度和足够的刚性。,主轴一般制造成中空结构，其目的在于提高主轴的刚性，减小主轴的惯性，同时便于安装和装夹工件。,第七章 典型机械设备的修理,(1)主轴的主要失效形式,图7-1为CA6140型卧式车床的主轴，主轴上各零件的安装方式如图7-2所示将这两图对照从中可以看出，75.25mm(1：12)和105.25(1：12)处为主轴前后轴承的支承轴颈，80mm和90mm为安装空套齿轮的轴颈。动力是由外径为89mm键宽为14mm的矩形花键上安装的滑移齿轮传入主轴。,由此可见，主轴的主要失效形式为75.25mm(1：12)和105.25mm(1：12)的轴颈磨损以及莫氏锥孔的磨损及主轴因受外载而产生的弯曲变形。,第七章 典型机械设备的修理,第七章 典型机械设备的修理,(2)主轴精度测量方法,在主轴修理前，首先应检验主轴的精度、表面质量和损伤形式。检验方法如图7-3所示，将主轴支承轴颈用等高V形架支承着，放置在倾斜的平板上。在主轴尾端安装与轴孔配台的堵头，在堵头中心作中心孔，用枷mm的钢球将主轴支承在挡铁上，将百分表的触头靠在主轴各安装轴颈上，然后旋转主轴，分别测得主轴各安装轴颈的形位精度误差。,主轴各重要安装面精度要求如下：,第七章 典型机械设备的修理,1)表面1、2的圆度公差为0.005mm。,2)表面3、4轴线对表面1、2轴线的同轴度公差为0.005mm。,3)锥孔表面5对表面1、2轴线的径向圆跳动公差为0.005mm。,第七章 典型机械设备的修理,(3)主轴的修复,若上述精度公差超差，可视其超差程度采取相应的修复方法。当主轴支承轴颈磨损时，可采用修复尺寸法或刷镀的方法修复。若是安装滚动轴承的轴颈，只能用精加工后刷镀的方法修复尺寸；若是安装滑动轴承轴颈磨损尺寸不大时，可精磨轴颈，配以新轴承，磨损尺寸较大时，只能用涂镀修复尺寸层后再精加工恢复尺寸精度。,主轴莫氏锥孔易磨损，在修理时通常采用磨削方法修复表面精度。若经多次修磨后，尺寸超差较大时，一般用镶套的方法修复尺寸。,第七章 典型机械设备的修理,主轴变形时视其变形方式及主轴精度确定修复方法，对于弯曲变形的普通精度主轴，可用校直法修复；对于高精度主轴，一般校直后难以恢复精度，多采用更换新轴的方法。对于主轴的扭转变形若不影响使用，可不予修复。主轴出现隐裂时(探伤发现小裂纹)可采用修磨裂纹层的方法修复；若出现大裂纹，则应更换。主轴的键槽、花键等部位产生局部损伤时，可采用局部涂复或焊补后重新加工的方法修复。,需要指出的是，主轴修复后因为尺寸的变化或应力的残存易使主轴的刚度及稳定性发生变化。在修复后应采取相应措施，避免这些缺陷对主轴使用性能造成不利的影响。,二、传动轴的修理,第七章 典型机械设备的修理,在机械设备中，传动轴的作用是支承零件旋转，传递动力及运动。传动轴有细长轴、花键轴、转轴、齿轮轴等。在传动轴上，一般装有齿轮、带轮、离合器。在传动轴的轴颈上台阶面较多，往往存在键槽、沟槽、螺纹、销孔等结构。传动轴一般用滚动轴承支承在箱体或机架上。,传动轴的失效形式,轴颈的磨损，轴的弯曲，轴上局部定位面或传递转矩面损伤，轴在修理安装时因操作不当而引起的螺纹、轴端的局部变形等。,第七章 典型机械设备的修理,传动轴的修复方法与主轴相仿，不过精度要求较主轴低。对于传动轴的变形。一般采用冷校直法，对于安装轴颈的磨损，可采用刷镀方法，也可用镶套法修复。对于传动轴的局部变形或损伤可采用换位加工或焊补法修复。螺纹的局部变形可用车削加工或手工修锉的方法修复，螺纹的整体变形或螺纹损伤，可采用堆焊后重新车制螺纹的方法修复。轴端的局部塑性变形，可用修磨法修复。,上述各种修复方法根根据轴的使用场合、损伤形式及生产现场的工艺情况灵活选定，原则上任何一种失散都是可修复的。在实际情况下，从经济性、可靠性及修理工期角度考虑，有些备件充足且造价不高的轴，多采用更换新件的方法而不是采用修复法。,三、轴承的修理,第七章 典型机械设备的修理,轴承是轴与机架(箱体)连接的运动支承零件在轴或机架(箱体)孔的精度恢复后，轴承的精度直接影响轴的同转精度。因此，轴承的精度状态是轴类零件回转精度的重要保证。,轴承,滚动轴承,滑动轴承,球轴承,滚子轴承,动压滑动轴承,静压滑动轴承,第七章 典型机械设备的修理,轴的承载状态与润滑方式决定了轴承的失效形式。,在润滑充分的情况下，滚动轴承的主要失效形式为点蚀，而滑动轴承的主要失效形式为磨损；,在润滑不良的情况下，滚动轴承和滑动轴承主要的失效形式均为磨损。,1.液体动压滑动轴承的修理,第七章 典型机械设备的修理,液体动压滑动轴承的结构形式,单油楔式,多油楔式,整体式,对开式,二片瓦式,五片瓦式,液体动压滑动轴承具有运转平稳，承载能力大，吸振性强等优电但也有对润滑条件要求高、转速较低时承载能力差等缺点。,第七章 典型机械设备的修理,(1)液体动压滑动轴承的结构形式,普通传动轴用的轴承，一般均可用整体式或对开式的标准轴承座，在轴承座内安装轴承，如图7-4所示,第七章 典型机械设备的修理,机床主轴所用的动压滑动轴承通常称之为主轴轴瓦图7-5a、b所示为内锥外圆式轴承，在调整轴承间隙时，可分别轴向移动轴或轴承；图7-c所示为内圆外锥式轴承，其上对称切削四条槽，其中一条槽切削通，以张开或收缩 切口来 调整间隙；图7-d所示为靠薄壁变形而形成的固定多油楔轴承；图75e所示为活动多油楔轴承；图7-5f所示为阿基米德螺线式轴承；图7-5g所示为固定多油楔轴承。这些轴承虽然结构不同，但工作原理却是相类似的。,第七章 典型机械设备的修理,(2)油孔的位置及油槽的形式,油孔的作用是给轴承与轴之问不断补充润滑油，因此油孔在轴承上的位置很重要。油糟的作用是保存润滑油，它与油孔相通。对一般卧式轴承，油槽应开在工作承压区的两侧，有些时候考虑到供油方便，也将油孔开在r作承压区的对面，此时油槽应开成螺旋形。由于工作压力方向恰好是油膜厚度最小处为使其承载能力不减小，油槽和油孔不应置于工作承压区。,(3)轴瓦的刮研与调整,一般传动轴用的滑动轴承座都是标准的，在修理时更换标准轴承(或轴套)即可。对于机床主轴用轴承，配合间隙要求严格，除专门 制作外，还要进行刮研和研磨等加工。,第七章 典型机械设备的修理,主轴轴瓦刮研常用的刀具为曲面刮刀，常见的曲面刮刀有三角刮刀、圆头刮刀、柳叶刮刀等。刮研用的研具多为各种心棒、相配轴径或假轴等。当刮研大型轴瓦、精密轴瓦时，一般都制造假轴作研具，假轴的精度应与相配轴径一致。基本刮削合格后才能以相配轴径对研精刮。刮削余量多是以轴瓦孔的直径和长度来确定，一般为0.020.08mm，轴瓦孔径大，长度大时取最大值。在刮瓦操作时，刀具角度要随时变化，应保持刮刀的切削角度基本致，避免产生振纹和毛刺，保证刮削表l向的精度。,1)主轴轴瓦刮研的方法：,第七章 典型机械设备的修理,2)对开式轴瓦的刮研：,对开式轴瓦的结构如图7-6所示，这种轴瓦一般用在普通机械传动轴、曲轴和重型机床主轴上。,在刮研对开式轴瓦前，将下轴瓦装于轴承座的圆弧内下轴瓦的台肩靠紧轴承座的两端面，并达到一定的配台要求，一般传动轴为H7/f7，机床主轴为H7/g7或H6/h6，使下瓦外圆与轴承座圆弧紧密配合用木锤敲击时应昕到实音。刮研前将油孔、油槽等加工好，并用棉纱将油孔口堵塞，防止切屑进入油孔。,第七章 典型机械设备的修理,刮研对开式轴瓦时研具可用其相配轴，也可用心轴。只有在机床主轴精度要求很高时才做假轴。在研点时可先在下轴瓦滑动面涂显示剂，装好配刮轴或假轴，均匀紧固轴承盖的螺柱，同时轻轻转动轴，达到适当松紧度。轴在轴瓦内应能轻松转动、松紧适当，松了不易显点，紧了旋转困难且易引起变形，可通过调整垫片的厚度H调整轴与轴瓦的间隙。在刮研显点过程中，一般控制轴瓦结合面附近不得有研点，以防止轴瓦变形时造成“卡帮”，轴瓦口部点数较内部密，以便于存油。在刮研重型承载轴瓦时，有时刮研后还要在轴上按其工作状态适当施加载荷，进一步研点以使轴与轴瓦间的接触情况更适合工作状态。,第七章 典型机械设备的修理,3)活动多油楔轴瓦的刮研：,活动多油楔轴承结构如图7-7所示，主要分三片瓦活动多油楔轴承(见图7-7a)和五片瓦活动多油楔轴承(见图7-7b)等形式。每种又分为长轴瓦和短轴瓦，长、短轴瓦的轴承在结构和性能上都有一定区别。,短轴瓦活动多油楔轴承的回转精度高且稳定，油膜刚度较好，支承螺钉的球形端面与相配轴瓦背面上的球形凹坑需经配研，使之具有良好的接触状态。,第七章 典型机械设备的修理,短三片瓦活动多油楔轴承，是目前许多磨床砂轮主轴部件上应用最广泛的一种轴承，这种轴承的工作原理如图7-8所示。轴瓦被支承在压力中心b00.4B的位置上，进油口的缝隙h1大于出油口的缝隙h2。当载荷增加时，h2减小量较h1要大，油楔流出边侧的油压增大，使轴瓦绕支承点作逆时针方向摆动，但仍保持最佳间隙比(h1/h22.2)。由于油楔的楔缝减小，使各处的油压都随之增高，但仍以支点处为压力中心。可见，这种活动轴瓦轴承的承载能力可随载荷的增加而提高，同时油楔刚度也随之提高。短三片瓦活动多油楔轴承除了因严重“抱轴”发热而使轴承合金中的铝析出外，一般都可修复使用。,修复活动多油楔轴承时要注意以下问题：,第七章 典型机械设备的修理,拆卸轴承时，注意将每个轴瓦与其成对相配的球头螺钉用线扎在一起，以免装配时调错。,将球头螺钉夹在车床上，以300r/min的速度和W14刚玉研磨剂对轴瓦球面接触部分进行研磨，要求接触率70，表面粗糙度Ra值不大于0.08m。,刮削轴瓦时，需用圆头刮刀沿轴线45方向交叉刮削。对研时可以以标准研棒为研具，也可直接用修复后的主轴轴颈作研具，显点精度不少于1820点/25mm25mm，显点细密，分布均匀，刮削刀痕应小而深且无棱角，刮研后需再一次超精磨削主轴轴颈。轴瓦进油端应刮出深0.81mm，宽34mm的封闭进油槽，封闭进油槽应距离轴瓦两端56mm。,第七章 典型机械设备的修理,刮研后需在研棒上涂以W14刚玉研磨剂，将刮好的轴瓦进行研磨以提高接触精度。研磨时注意轴的转动方向与实际方向一致。轴瓦刮研后的安装调整的精度将直接影响主轴的回转精度。短三片瓦活动多油楔轴承的安装调整方法及安装顺序十分重要，有严格的工艺要求(可查阅机修手册磨床修理工艺的有关部分)。,第七章 典型机械设备的修理,4)内锥外圆式轴承刮研：,内锥外圆式滑动轴承如图7-9a所示，刮研时可用三角刮刀刮削内孔。,箱体竖起，使轴承锥孔中心线处于垂直状态，用轴(或假轴)研点，这种方法因自动定心研点较准确。因此这种刮研易满足精度要求，但刮削操作困难、易疲劳。,箱体横放，使轴承锥孔中心线水平，刮削操作方便，但需在研点时附加很大轴向力，且易出现虚假着色斑点。,第七章 典型机械设备的修理,5)内圆外锥式轴承刮研：,5)内圆外锥式轴承刮研：内圆外锥式滑动轴承如图7-9b所示，其外锥面及所配合的锥孔需配刮才能达到精度要求，因此刮研顺序十分重要。,刮研时首先要刮削与轴承外锥配合的外套孔 或箱体孔，以标准锥度心棒研点刮削，达到所需精度要求。然后以外套孔 或箱体孔 为基准，刮研轴瓦外锥面，研点时按工作位置转动45，转角不易过大。刮削时也应交叉刮削，不可按一个方向一刮到底，最后再刮研内孔至要求。,由于这类轴承开有通槽易产生变形，因此刮削完内孔 后还应复核外锥接触情况，如发现问题，锥体和内孔 要重新刮研直至满足要求为止。,2.滚动轴承的选配与调整,第七章 典型机械设备的修理,滚动轴承是支承轴和轴上回转零件的重要部件。它与滑动轴承相比具有起动阻力小、回转精度高、温升小、寿命长、结构紧凑、调整迅速方便和具有互换性等特点。随着轴承工业的发展，出现了各种性能优良、精度高的滚动轴承。,滚动轴承属于标准零件，出现故障后，一般均采用更换的方式，不进行修复。而更换后的轴承有时需进行间隙的调整和精度的选配，特别是机床主轴用高精度滚动轴承时还需定向装配以提高其回转精度。,第七章 典型机械设备的修理,(1)主轴部件滚动轴承的选用与配置,主轴轴承是主轴部件的重要组成部分，主轴部件的回转精度、刚度、抗振性等工作性能在很大程度上由轴承性能决定，因此轴承必须满足主轴部件的使用要求。在选用与配置主轴部件的滚动轴承时应考虑以下几个问题：,1)适应承载能力和刚度的要求：,在径向承载能力和刚度方面，线接触的圆柱或圆锥滚子轴承比点接触的球轴承好。特别是双列推力圆柱滚子轴承，它的滚子数目多，两列滚子交错排列，所以承载能力大、刚度好，内孔有1：12锥度，可通过轴向位移精确地调整轴承间隙，回转精度高。在轴向承载能力和刚度方面以推力球轴承为最好，其次为圆锥滚子轴承和推力角接触球轴承。,第七章 典型机械设备的修理,2)适应转速的要求：,在允许极限转速内选用合适的转速可以减少轴承发热，保持工作精度。在各种滚动轴承中，允许转速较高的是深沟球轴承和角接触球轴承，其次是圆柱滚子轴承，而圆锥滚子轴承由于滚子端面和内环凸缘的摩擦容易发热，故允许极限转速较低。在同一类轴承中，直径越小精度等级越高，则允许的极限转速也越高。,第七章 典型机械设备的修理,3)适应精度的要求：,滚动轴承的精度应适应主轴精度要求。一般机床主轴前端轴承精度较后端轴承精度高一个等级，这样有利于提高主轴部件的回转精度。,4)适应温升和热变形的需要：,滚动轴承的温度和温升在金属切削机床通用技术条件中规定，机床经一定时间运转后，其温度上升幅度不超过每小时5，可认为达到了稳定温度，其稳定温度不超过700，温升不超过40。机床的一些专业标准还作了更详细的规定。轴承的温升引起热变形，使其回转中心轴线位置发生变化，直接影响加工精度，同时还会改变轴承间隙，破坏正常润滑条件以致加剧轴承磨损。,第七章 典型机械设备的修理,(2)滚动轴承的调整和预加负荷,把轴承调整到完全消除间隙并且产生一定过盈量的方法称轴承的预紧。轴承预紧后由于滚动体和内外圈滚道接触处发生了弹性变形，使它们的接触面积加大，各个滚动体受力均匀，增加了轴承的刚度，延长了轴承的寿命。滚动轴承的寿命、回转精度与刚度除与轴承本身精度有关外，主要靠调整来保证。一般机床主轴都设有轴承间隙调整装置。,第七章 典型机械设备的修理,角接触球轴承间隙的调整的方法如图7-10所示。图7-10a表示将内圈相靠的两端面各磨去厚度a，然后用螺母将两个内圈夹紧；图7-10b所示为在两个轴承之间装两个套，内套比外套短2a上述两种方法的a值应根据所需要的预紧量而定。,1)轴承间隙的调整方法：,第七章 典型机械设备的修理,图7-10c所示为利用圆周上均布的儿根弹簧保持一个基本不变的预紧力，轴承磨损后能自动补偿并且不受热膨胀的影响。这种预紧方式常用在内圆磨具上。图7-10d所示的方式在装配或使用中都可调整，预紧力的大小可由操作者控制。,第七章 典型机械设备的修理,圆锥孔调心圆柱滚子轴承的调整方法及结构如图7-11所示：图7-11a所示的调整方式结构简单，调整时拧紧螺母使轴承内圈往轴颈大端移动，轴承内圈胀大，轴承径向间隙减小，形成预加负荷，这种结构控制调整比较困难：图7-11b所示的轴承结构右侧设计有调整螺母，调整方便但主轴右端需加工螺纹，工艺复杂；图7-11c所示的轴承将垫圈1做成两半，调整时可取下修磨垫圈厚度以控制轴承间隙的调整量，套环2用以防止垫圈1松脱。,第七章 典型机械设备的修理,2)滚动轴承的预加负荷量：,在滚动轴承上预加适当负荷，对提高轴承刚性和回转精度，延长轴承寿命，提高轴承抗振性都有很大好处。轴承的预加负荷大小应适当，过大会降低轴承寿命和承载能力，并使轴承极限转速下降很快；过小会使轴承滚动体受力集中、使轴最刚度降低。,在一般情况下，滚子轴承比球轴承允许的预加负荷要小。轴承精度越高达到同样刚度所需的预加负荷越小，转速越高；轴承精度越低，则正常工作所需的间隙越大。角接触球轴承预加负荷量可参考表7-1选取。,第七章 典型机械设备的修理,3)轴承预加负荷量的测量方法：,感觉法,凭借修理实践中积累的经验来确定内外隔圈的厚度差。,这种方法如图7-12所示将成对的轴承面对面排列，装好内外隔圈，先在隔圈的120方向上分别钻三个23mm。哪的通孔，在轴承上端施加相当于预加负荷量的载荷，用测棒顺次通过三个小孔触动内隔圈感觉内隔圈在两轴承端面间的阻力，要求感到隔圈阻力适当。当内外隔圈阻力相差较大时，可通过研磨隔圈厚度以调整两轴承端面间的阻力。,第七章 典型机械设备的修理,测量法是用如图7-13所示的测量装置测量，把轴承外囤套筒放在轴承外圈上-在套筒上施加载荷，然后用杠杆千分表测量轴承内外圈轴向位移a值，a值的大小即反映了重物作用下的预加负荷量的大小。,第七章 典型机械设备的修理,(3)滚动轴承的选配,主轴轴颈和轴承内外圈都有一定的制造误差，在装配时适当选择误差偏向可降低误差的影响，进一步提高主轴部件的回转精度。,图7-14所示为单轴承选配的情况，假定轴承滚动体回转中心与轴承内环滚道中心一致，则主轴的回转中心为滚动体内环滚道中心。图中O1为主轴轴颈的中心，O为主轴前端定心表面的中心，两者间的偏心距为1；2为轴承内环滚道的中心O2与其回转中心(与O1重合)的偏心量。当1和2方向相同时，则误差叠加如图7-14a所示，此时主轴定心表面径向圆跳动为,第七章 典型机械设备的修理,当1和2方向相反时，则误差抵消一部分，如图714b所示，此时主轴定心表面径向圆跳动为22=(1-2),在后一种情况下若偏心O1与O2越接近，则主轴定心表面径向圆跳动也就越小。由此可见，为了提高主轴的回转精度可事先测量主轴配合轴颈和轴承内圈的径向圆跳动量。采用图7-14b所示的方式装配可获得较高的回转精度。,在实际情况下主轴有两个或三个支承，如能正确选配前后轴承，电能抵消一部分误差，使主轴前端径向圆跳动量减小。,第七章 典型机械设备的修理,(4)滚动轴承的定向装配,当轴承轴线与主轴轴线在同一平面内时，调节相关零件制造偏差的位置使之部分抵消，可使主轴前端定心表面中心距理想中心偏差最小。,图7-15为双支承主轴轴承定向装配示意图。假设经过选配后主轴前后支承径向圆跳动分别为1、2，两支承跨度为L，主轴悬伸长为l，主轴前端与理想轴线的偏差为。若两支承偏差按图7-15a所示的方式装配。,由式(7-1)和(7-2)可得出结论如下：,第七章 典型机械设备的修理,1)装配前后轴承时，在单个轴承选配后，使前后支承最大径向圆跳动点在同一轴向平面内，位于主轴轴线两侧，则前后轴承误差将叠加；若位于主轴轴线的同侧，则误差将抵消一部分；当1(1十lL)=2l/L时，误差相互抵消。,2）因为(1+l/L)lL，当轴承径向圆跳动量一定对。将轴承用作前轴承比用于后支承对主轴端部的径向圆跳动影响大，因此前轴承比后轴承精度高一等级。,在滚动轴承代用时一般应考虑以下问题：,第七章 典型机械设备的修理,(5)滚动轴承的代用,1)根据拆下的旧轴承或机床说明书，找到轴承代号，再从“各国轴承型号对照表”中查到相应国产轴承代号。然后再按“轴承精度等级对照表”查出国产轴承相应的精度等级，再依照轴承使用条件，查出相应的国产轴承(上述两种表格在轴承手册中可以查到)。,2)根据轴承的结构、尺寸、类型查找国产同类轴承的尺寸和结构，并参考国内同类轴承精度等级确定代用轴承精度等级，安装后要密切注意代用轴承的工作状况。,3)若原轴承精度达不到使用要求，可选用高一级精度的轴承代用，但在安装之前要对所安装部位的轴颈尺寸精度作相应的加工或提高，否则不能达到提高轴的回转精度的目的。,4)代用轴承的合适与否可通过实践经验方法判断：代用轴承在使用中的温升是否正常；代用轴承在使用一段时间后精度保持性如何；代用轴承在高速运转时，轴的工作性能是否达到规定要求；代用轴承振动噪声是否在正常的范围以内；代用轴承使用寿命是否受到较大影响。,第七章 典型机械设备的修理,第二节 丝杠螺母副和曲轴连杆机构的修理,一、丝杠螺母副的修理,第七章 典型机械设备的修理,丝杠螺母副是将旋转运动变成直线运动的传动机构。丝杠螺母副在机床上主要用于实现直线进给运动。这种传动方式具有传动平稳性好，具有自锁能力(滚珠丝杠副除外)等优点，也存在摩擦阻力大、润滑不良等缺点。在普通机床上常用的丝杠螺母副大部分是梯形螺纹或矩形螺纹。,普通丝杠螺母副的主要失效形式是螺纹表面的磨损和划伤，丝杠弯曲及丝杠支承轴颈的磨损，有时也会出现螺纹工作表面研伤。若丝杠发生了弯曲，在丝杠传动过程中会产生附加摩擦力，使传动运动阻力增加，运动部件易产生爬行；若丝杠磨损，则丝杠与螺母问的间隙加大，影响运动部件移动的平稳性；若螺母和丝杠螺纹出现划伤，使传动接触面积减小，传动表面接触力增加，摩擦力增加，同样会使运动部件产生爬行，还会使螺母温升加大。这些都会影响机床的运动性能，必须采取措施，进行修复。,1丝杠螺母副的精度检验,第七章 典型机械设备的修理,丝杠精度检验项目,丝杠直线度误差,丝杠螺纹磨损程度,丝杠螺距误差,螺距累积误差,支承轴颈的尺寸误差,螺纹表面粗糙度,丝杠直线度检验可用顶尖或等高v形架将丝杠两端支承起来，用平头千分表靠在丝杠外圆表面上转动丝杠，观测表针摆动情况。检测时应将千分表置于丝杠不同轴向位置检测，以最大读数为丝杠直线度误差。用这种方法检验丝杠直线度时要注意支承顶尖孔和轴颈的表面质量，如有损伤要先进行修研，否则检验误差会增大。,丝杠螺纹磨损程度可用检测螺纹厚度方法检验，也可用检测螺母丝杠间隙变化程度检验。当测量螺纹厚度时可用公法线长度千分尺或齿轮固定弦齿厚游标卡尺测量螺纹中径齿厚变化量；检测丝杠螺母的间隙可测量螺母在丝杠不同位置(主要是常用工作位置和不常使用位置)的轴向间隙。,丝杠螺距误差和螺距累积误差可用工具显微镜测量，也可用量块和百分表测量。,2.丝杠螺母副的修复,第七章 典型机械设备的修理,失效丝杠螺母副的修复方法由丝杠的失效形式、失效程度及生产现场的技术条件确定。一般要求修复后的丝杠除满足使用要求外，还应有足够的强度。,(1)丝杠的校直,直线度超差的丝杠一般都要进行校直校直的方法主要采取冷校直法，丝杠冷校直方法主要有压力校直法和锤击校直法两种。,压力校直法是用通用的压力机或自制的简易校直工装完成。校直方法如图7-16所示，将丝杠用等高v形架支承在校直工作台上，用平头百分表靠在丝杠径向表而，然后转动丝杠，分别测出丝杠弯曲的最高点和最低点并作标记，然后用V形架支承在相邻最低点，用压力机下压高点，下压时用力要恰当并适当超过平衡位置。如此反复，直到丝杠直线度恢复到允许范围。,第七章 典型机械设备的修理,锤击校直法如图7-17所示，是用上述方法测出丝杠弯曲点后将丝杠弯曲部分用硬质木块垫实，用专用钢冲顶在丝杠弯曲低点的螺纹内径表面上，用手锤打击钢冲，使丝杠的局部表面产生塑性变形，以形成局部的压应力。如此反复，直至丝杠校直。专用钢冲可以自己磨制，磨制时应使其圆弧部分曲率稍大于丝杠内径，其厚度稍小于丝杠内径宽度。这种方法虽简便易行，但只适用于中小直径丝杠的校直。,第七章 典型机械设备的修理,(2)磨损丝杠的修复,丝杠的磨损主要是丝杠齿形的磨损。一般磨损后的丝杠大部分都有不同程度的弯曲，因此在修复这种丝杠时往往首先要对丝杠进行校直。,磨损丝杠的修复方法一般采用修复丝杠螺纹、更换新螺母的方法。在精车修复螺纹时一般要经过以下几道工序：,1）校直丝杠，使其直线度在规定的范围内。,2)精修丝杠外径，因丝杠外径是丝杠螺纹加工的基准。因此在车削修理螺纹前必须精车(或精磨)丝杠外径。使其在全长上直径一致。,3)精车螺纹，在精车前要校核丝杠的强度，根据丝杠允许的最小直径，确定丝杠最大允许加工余量，丝杠修复后，直径减少过多则会影响丝杠强度。,第七章 典型机械设备的修理,(3)磨损螺母的修换,因丝杠一般采用调质后的碳素结构钢，硬度和耐磨性较高。而螺母多采用黄铜、青铜或铸铁制造，硬度较低，工作部分长度较短，因此一般螺母首先磨损。在通常情况下，凡修复后的丝杠都要更换螺母。,更换螺母时需注意螺母的轴线位置，在修理过程中，由于尺寸链的变化往往使丝杠与螺母间的轴线发生偏移，在加工新螺母时需重新设置螺母轴线位置以补偿轴线的偏移。另外螺母的尺寸及牙形也应按新加工的丝杠配制，这样才能满足使用要求。,二、曲轴连杆机构的修理,第七章 典型机械设备的修理,曲轴连杆机构一般由曲轴、飞轮、连杆、活塞等零件组成，它是动力机械、制冷机械等往复运动机械的重要组成部分。曲轴连杆机构担负着将往复直线运动转化成旋转运动或者将旋转运动转化成往复直线运动的任务。该机构受力复杂、工作条件恶劣，易于产生损伤和失效。,曲轴连杆机构的主要失效形式是曲轴的弯曲、裂纹与轴颈的磨损，连杆轴瓦的磨损与杆体变形，活塞的裙部磨损及环槽的崩溃与断裂等。,1.曲轴的修理,第七章 典型机械设备的修理,曲轴是一种重要的动力传递零件。曲轴的结构复杂，各断面尺寸变化大，曲拐处有较大的应力集中。在工作时，曲轴的轴颈与连杆轴瓦接触处承受较大的接触应力，并产生滑动摩擦，由于散热条件不好，摩擦力大，曲轴各轴颈的磨损较大。由于曲轴承受较大的径向冲击力，早冲击力的周期陛较强，而曲轴刚度不大，因此曲轴在工作状态下产生复杂的弯扭变形，在应力集中处易产生疲劳裂纹，在轴颈处易产生磨损。由此可见，曲轴的技术条件要求较高，对曲轴的材质、热处理、加工精度及运转平稳性要求较高。,第七章 典型机械设备的修理,(1)曲轴轴颈磨损的修复,曲轴轴颈磨损的修复方法，可根据其磨损程度确定其修复方法。在修复前，一般要检查曲轴的弯曲程度，当弯曲大于0.5mm时应先校直后才可修复轴颈。,当曲轴轴颈磨损较小时，可用磨削的方法直接修磨轴颈，配以缩小孔径的轴瓦。轴颈磨削尺寸以轴瓦的最接近一组尺寸为限。当曲轴轴颈磨损较大时，可采用热喷涂方法修复，修复完后再用曲轴磨床磨削至标准尺寸，这种修复方法对曲轴的刚度、强度削弱不大，涂层厚度一般不大于1mm。当轴颈磨损较大时，可用自动埋弧堆焊方法修复，焊层控制在2mm以下，施焊到一定厚度(约1mm)后应进行校直。施焊时曲轴应预热到300，施焊后需经低温退火处理以消除因焊接受热不均匀而产生的内应力。,第七章 典型机械设备的修理,(2)曲轴裂纹的修复,曲轴受力复杂，承受交变应力大，在曲拐与曲拐臂的交接处易产生横向裂纹，在油孔处易产生纵向裂纹，横向裂纹危害较大。曲轴裂纹可用磁力探伤或渗透探伤方法检测。对于浅表的裂纹可用磨削的方法将裂纹磨去。在磨削时对曲拐臂与曲拐连接处的圆角要严格控制，表面粗糙度要小，有时还要进行滚压加工；对于较深的裂纹可用焊补的方法修复。焊修时，在裂纹处开坡门采用热焊工艺，并严格控制焊接工艺参数，焊后对曲轴进行整体退火以消除应力。,第七章 典型机械设备的修理,(3)曲轴变形的修复,曲轴使用一段时间后，大部分会产生一定的变形。这种变形除弯曲外有时还会产生扭曲变形。曲轴变形后将影响活塞的止点工作位置，使余隙变大，影响发动机的工作效率。,曲轴弯曲变形可用压力冷校直法进行，对于直径较大的曲轴，也可以采用热校直法修复，校直后需注意曲轴的尺寸精度变化情况。,2.活塞连杆组的修理,第七章 典型机械设备的修理,活塞连杆组由活塞组件和连杆组件两部分组成，由于发动机燃油的爆燃使活塞连杆组件在高温高压和冲击力的作用下工作，活塞连杆组件易产生失效和损伤。因此，活塞连杆组件的检修是发动机修理的重要工作内容之一。,第七章 典型机械设备的修理,(1)活塞组件的修理,活塞组件包括活塞、活塞环、活塞销等零件。在长期使用后，这些零件均产生不同形式的失效，需逐项检查修整。,由于活塞一般由铝合金制造，其强度和耐磨性能较差，易产生损伤，活塞的损伤形式主要有活塞顶部产生裂纹或穿洞，活塞环槽边缘变形或断裂，活塞销孔磨损或变形，活塞裙部磨损或变形。对于这些失效形式，除活塞环槽与销孔有少量磨损可修复外，其他失效均无修复价值，需要更换。更换活塞时，应选用同一厂牌的成组活塞，直径差和重量差均应在规定的范围内，否则发动机工作效率将变低，振动和噪声将增加。,第七章 典型机械设备的修理,活塞销孔的磨损主要发生在其受力较大的上下方向，形成椭圆。修理时可按加大尺寸的活塞销尺寸修复，用可调长刃铰刀同时铰两个销孔达到所需配合尺寸，然后更换活塞销。,活塞环槽的磨损部位发生在轴向与活塞环端面接触的部位，使其截面变成阶梯形或外大内小的梯形，环槽变宽，第一道环槽磨损最大。环槽磨损后，活塞环密封性变差，从而造成漏气、窜油、烧机油等现象，大大降低了发动机的效率。活塞环槽的磨损可用专用夹具在车床上按照加大尺寸的活塞环槽尺寸车削环槽端面，使其恢复平整，恢复活塞环的密封性能。,缸体修磨或活塞修配后，活塞环必须更换。更换活塞环时，需与气缸及活塞的尺寸相适应。活塞环要与缸壁做漏光检查和端隙检查，与活塞做背隙和边隙检查。漏光圆弧不大于20mm，端隙在规定的数值内(可查资料)，背隙在0.10.35mm之间，边隙应保证活塞环在槽内有适当的轴向移动量。安装时活塞环槽口要周向错开，均匀分布以防止漏气和窜油。,第七章 典型机械设备的修理,(2)连杆组件的修理,连杆是将活塞得到的动力传递到曲轴的构件。连杆组件由连杆体、大头轴瓦和小头衬套、连杆螺柱组成。连杆组件的失效形式主要有：衬套和轴瓦的磨损、杆体的变形及裂纹、螺柱的裂纹及拉长等。,连杆变形后会使连杆大小头孔的轴线的平行度超差，影响连杆的运动性能。因此，连杆变形可用心棒装入连杆大小头孔，用等高V形架支承其大头孔心棒，用百分表检验小头棒孔心对大头孔心 棒的平行度如图7-18所示。,第七章 典型机械设备的修理,连杆的变形超差时可用压力冷校直法校正其弯曲变形，用相对转动两心轴校正其扭曲变形。校正后需将连杆加热到400500保温1h后再一次校验连杆变形，以保证校正的稳定性。,连杆大头轴瓦和小头衬套磨损时应按修后的曲轴和选配后的活塞销尺寸更换和修配。小头衬套更换时可用压力机将衬套压入连杆孔，注意两者的配合尺寸和油孔的位置。大头轴瓦更换时要注意与曲轴轴颈的配合及接触精度，对于巴氏合金轴瓦按配合尺寸装配后即可使用，对于铜轴瓦一般应与曲轴进行刮研，刮研时应注意参考对开轴瓦刮研时的技术要求。,连杆螺柱失效后，一般无修复价值，直接更换新螺柱。在安装螺柱时，要注意螺柱的拧紧力矩大小和锁紧机构的可靠性，一般应使用扭力扳手。,第七章 典型机械设备的修理,第三节分度蜗杆副的修理和传动齿轮的修理调整,一、分度蜗杆副的失效形式,第七章 典型机械设备的修理,机床上的分度蜗杆副,一类用来传递连续的精确分度运动，如齿轮机床的分度蜗杆副传动。,另一类用作静态的间断分度，如坐标镗床的回转工作台和分度头的分度回转。,分度蜗杆副精度要求较高，制造周期长，成本高。因此，分度蜗杆副一旦精度超差，采用修复的方法比较经济。,第七章 典型机械设备的修理,分度蜗杆副的传动属于摩擦传动，这种传动方式摩擦阻力大，润滑条件不良，在工作过程中易产生磨损类的失效形式。,当蜗轮外观检查无上述磨损情况，但精度超差时，则可能是蜗杆副定位精度下降，或制造质量不高造成的精度下降。,当蜗杆副高速运转且润滑不良时，易造成滑动面在高速高压作用下发生油膜损坏而形成金属直接接触，此时温度不断升高将齿面烧伤，严重时产生表面局部咬焊后又撕开，形成金属转移而发生粘接磨损；,当蜗杆副低速运转且润滑不充分时，齿面无法建立稳定的油膜，造成金属间相对摩擦力加大，产生类似研磨的机械磨损现象；,当润滑油酸值过高，或因长期使用而氧化时，油中腐蚀性介质将齿面腐蚀出许多点状小坑，随时间延长，小坑变深从而形成化学点蚀腐蚀；,二、分度蜗杆副的精度检查,第七章 典型机械设备的修理,分度蜗杆副的精度检测方法,蜗杆副单个要素检测,蜗杆副综合要素检测,检测蜗杆副中每一零件的各项几何精度,检查蜗杆副啮合过程中分度精度的状况,静态综合测量法,动态综合测量法,1.静态综合测量法,第七章 典型机械设备的修理,这种方法是将蜗杆副装入机器内，调整各部分间隙和跳动等技术指标使之符合技术要求，然后用仪器测出蜗杆准确回转一周(或1/Z1转)，蜗轮所转过的实际角度(或弦长)对理论正确值的偏差。,蜗杆输入转角的测量可用刻度盘与读数显微镜定位法，光学准直仪与多面体定位法及水平仪定位法等多种检测方法。图7-19所示是刻度盘与读数显微镜定位法。这种方法是将刻度盘固定在分度蜗轮轴3上，用读数显微镜8对准刻度盘4找正，分度蜗轮轴转动的准确圈数即可从显微镜中读出。微动蜗杆l可带动刻度盘4实现微调。,第七章 典型机械设备的修理,蜗轮转角计量法可用经纬仪计量法和比较仪测量法。图7-20所示为经纬仪检测滚齿机工作台分度精度示意图。在图中，用夹具把经纬仪5固定在蜗轮的回转中心线上(经纬仪回转中心线与蜗轮的回转中心重合，同轴度误差不超过0.0050.015mm，回转平面与蜗轮回转平面平行，平行度公差为每米长度内不超过0.02mm)，用平行光管7作为定位基准，调整平行光管的位置和经纬仪的焦距，使平行光管的十字线在经纬仪5望远镜划板上成像并对中，这时再将经纬仪水平刻度线对准零位。测量时，蜗杆转过1/Z1转，蜗轮便转过一个齿角，经纬仪随之偏离基准标志。松开经纬仪垂直轴的锁紧手柄，转动经纬仪，直至成像近似重合时锁紧，转动微调手轮直到成像图完全成像后转动经纬仪光学千分尺手轮，使正像与倒像刻度线完全重合。这时在读数显微镜l中便町读出该位置的实际角度值：如此重复操作，直至全部齿测量完毕，并记录全部实测角度值。这种测量方法属于绝对测量法，经纬仪上测出的角度值与理论角度值之差就是分度误差。,2.动态综合测量法,第七章 典型机械设备的修理,静态综合测量法的缺点是间歇测量，不能连续反映运动误差，在有条件的情况下，应尽量采取动态练台测量。,静态综合测量法的缺点是间歇测量，不能连续反映运动误差，在有条件的情况下，应尽量采取动态练台测量。,图7-21所示为动态测量蜗轮运动误差的磁分度检查仪原理图。在蜗杆轴上输入连续旋转运动后磁分度盘便连续分度，它可以在机床运转过程中测量蜗杆副的运动误差。由图中可以看出，在蜗杆3上和蜗轮2上分别装有磁分度盘1、5，其电磁渡数的比值等于其传动比。由于磁头4、8拾取信号的相位是不变的，运动中每一个不均匀的运动都将使磁分度盘1、5的比值发生变化，从而使磁头记录的相位差发生变化。这种变化经比相仪6后，由记录器7记录下来，即可得到一个周期的误差曲线。,第七章 典型机械设备的修理,由上述两种综合测量法可知，综合测量所得的偏差是蜗杆副在啮合状态下的传动精度和工作台回转精度在某瞬间的综合值，除包括蜗轮蜗杆本身制造误差外，还包括工作台的精度、蜗轮蜗杆的安装精度、回转精度。因此其测量结果