过盈联接拆装技术(张协)

图7. 利用液压拆装的过盈联接 （a）油从包容件压入 （b）油从被包容件压入 （c）带中间套的联接
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过盈联接的计算主要包括两个方面： (1）在已知载荷的条件下，计算零件配合表面间的压强大小和产生这 个压强所需的过盈；
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根据构造和工作原理不同，过盈联接可分为两大类：
第一类是利用两个被联接零件本身的过盈来联接，靠摩擦传递载荷，通常称为 压配合联接。这类联接常用于轴与轮毂的联接，轮毂称为包容件，轴称为被包容件。 其配合表面为圆柱面的称为圆柱面过盈联接，其配合表面为圆锥面的称为圆锥面过 盈联接。图1所示曲柄和轴、轮毂和轮心、蜗轮齿圈与轮心、滚动轴承和轴的联接， 都是这一类联接的应用实例。
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Ka（10 材料 加热 钢和铸钢 铸铁 可锻铸铁 铜 青铜 黄铜 铝合金 镁合金 12 10 10 16 17 18 23 26
-6
/℃） 冷却 -8.5 -8 -8 -14 -15 -16 -18 -21
以是轴向力、转矩或二者的组合，有时也可
以是弯矩。一般而言，过盈愈大，联接的固 持力愈大，零件的装配应力也愈高。
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图3. 过盈联接的固持力
图4. 过盈联接工作原理图
当该连接承受轴向力F或扭矩T时，配合面上产生摩擦阻力或摩擦力矩来抵抗 和传递外载荷。
表。
滚花压合联接简单可靠，广泛用于精密机械及仪器仪表中。但这种联接不能承 受较大的轴向力，因此，当有轴向力时，须考虑其它轴向固定措施结合使用。
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计算公式
圆柱面过盈联接的计算
过盈联接计算的假设条件：联接零件中的应力处于平面应力状态，应变均在 弹性范围内；材料的弹性模量E为常量；联接部分为两个等长的厚壁筒，配合面 上的应力均匀分布。 过盈联接主要用以承受轴向力或传递扭矩，或者同时兼有以上两种作用。为 保证过盈联接的工作能力，强度计算包括以下内容：
各种材料的膨胀系数
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配合类别
代号
配合特征 极牢固的配合，在传 递较大的扭矩和较大 的动载荷下工作，有 时不需要附加紧固装 置
装配方法
重级过盈配合 （包括特重级）
H7/u6,H8/u7,U7/h6
图2.第二类过盈联接 （a）利用扣紧环联接 （b）利用扣紧板联接
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过盈联接的优缺点： 过盈联接的优点是结构简单、定心性好，承载能力高，并且在振动 下能可靠工作，适用于需要传递大的载荷和具有足够的联接强度的大、 中型零件的联接。过盈联接的主要缺点是装配困难和对配合尺寸的精度 要求较高。近年来，利用液压拆装的过盈联接有所发展，拆装困难的问 题得到了一定的改善 。
二、包容件加热及被包容件冷却温度
包容件的加热温度
δ max +Δ 0 t2 = +t0 Ka1d
被包容件的冷却温度
δ max Δ 0 t1 t0 Ka2d
式中：δmax ---零件配合的最大过盈量； △0---装配时为了避免配合面互相擦伤所需的最小间隙。通常采用同样 公称直径的间隙配合H7/6的最小间隙，或从手册中查取； K a1 K a2 --分别为被包容件及包容件材料的线膨胀系数，查有关手册； t0---装配时的环境温度。
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二 、过盈联接的工作原理和装配方法
过盈联接之所以能传递载荷，其根本原
因在于零件具有弹性和零件之间具有过盈。 装配以后，由于包容件和被包容件的径向变 形，使配合面间产生很大的压力，工作时， 就是靠这一压力相伴而生的摩擦力来传递扭 矩和载荷。这种摩擦力或摩擦力矩称为固持 力，如图3所示。过盈联接所传递的载荷可
轻级过盈配合
用压力机压入
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案例 1
2050热轧厂主传动轴的拆装工艺 一、概述
宝钢股份2050热轧厂粗轧机主轴为滑块式万向接轴，是德国“西马克”
公司的原装进口设备，1995年我国二重厂仅加工、装配过一根。该主轴与 其他主轴相比，在结构、工作原理上都有很大的区别：叉头过盈量仅为 0.25～0.38 mm , 而同类型主轴过盈量最小为0.85～0.95mm, 这势必给检 修带来了新的课题。 2005年初，宝钢股份2050热轧R2主轴在正常运行中突然断裂，引起有 关部门的高度重视，并立即对R2主轴的制作及装配进行国产化研制，于 2005年8月一次性装配并成功上线运转。
长轴实物图
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主轴的主要技术参数
上下主轴正反转传动机电功率：N=2X6200 Kw ；
转数：n=0～40/30 r/min； 轧制力矩：max 4200 KN· m. 主轴的结构特点 （1）接轴与叉头为过盈配合，其过盈量为0.25-0.38mm； （2）接轴与叉头的配合必须进行表面喷砂毛化，粗糙度达Ra5-8之间；摩擦
图1.第一类过盈联接 （a）曲柄与轴的联接 （c）蜗轮齿圈和轮心的联接 （b）轮毂与轮心的联接 （d）滚动轴承和轴的联接
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第二类是利用扣紧板或扣紧环等辅助零件来联接，直接靠零件 的变形传递载荷，如图2所示。这类联接过去曾用在剖分式重型零 件的组装上，但由于在大多数情况下，这类联接可用螺栓联接代替， 因而现已很少采用。
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过盈联接的装配方法：
压入法：利用压力机将被包容件直接压入包容
件中。由于有过盈量的存在，压入的过程中，配
合表面微观不平度的峰尖不可避免的要受到擦伤 或压平，降低了联接的可靠性。在被包容件和包 容件上分别制出导锥，并对配合表面进行润滑， 可以减轻上述缺点。
图5. 过盈联接装配示意图
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温差法：
利用金属的热胀冷缩性质，使零件便于装配，然后在常温下得到过盈 联接。采用温差法进行装配时，可以只加热轮毅（包容件），使孔膨胀； 也可以只冷却轴（被包容件），使其收缩；亦可同时既加热轮毂又冷却轴。 加热法一般用于零件配合尺寸较大的场合，常利用电热或油浴加热。冷却 法多用于零件配合尺寸较小的场合或大型机壳的联接，冷却时多采用液态 氮或固态二氧化碳（干冰）。采用温差法装配，零件配合表面损伤较小， 仔细操作可获得较好的效果，但其工艺较压入法复杂。 由于过盈联接多次装拆后，配合面会受到严重损伤，当配合过盈量很 大时，装配后再拆卸就更困难。因此，为保证多次拆装后的配合仍能具有 较好的固持能力，现在较大过盈连接采用液压拆卸，即在配合面间注入高 压油，以胀大包容件的内径，缩小被包容件的外径，从而便于拆卸，并减 小配合面的擦伤。但采用这种方法时，需在包容件或（和）被包容件上制 出油孔和油沟。
确地达到给定的压强和避免承载能力降低，广泛用于电动机和减速器轴端 联接 。
图6. 轴端螺母圆锥面过盈联接
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近年来，利用液压拆装的圆锥面过盈联接 （见图7）有所发展，从而使 圆锥面过盈联接的应用范围不断扩大。液压装配是将高压油压入联接的配合 表面，迫使配合面处的内径涨大和外径缩小，同时施加一定的轴向力，使两 零件相互压紧。待零件装配到预定位置后，排出高压油，就构成了过盈联接。 拆卸时，只要压入高压油，两件即可分离。 圆锥面过盈联接的缺点是对配合表面的接触精度要求较高 （接触面一般 大于75﹪，且接触均匀等），采用液压拆装时需高压油泵等专用设备。
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二、主轴的结构
宝钢股份2050热轧厂粗轧机主轴属于滑块式万向接轴，主要有轧辊端叉头、 主电机端叉头、接轴组成，总长约11m, 总重38.6 t, 进口制作原价约600万元 人民币。
F=ildπμ
其中：F----取出力（kg）； i----过盈量； l----套入的长度； d----套的直径； μ----摩擦系数 钢μ＝0.1～0.2
最大压出力
F0 1.3 ~ 1.5 F
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图8.滚花压合联接
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滚花压合联接一般在硬度较高的轴表面做出滚花，再压入孔内。轴表面滚花 后，轴的直径会增大，其增大的数值与零件的材料和花纹的节距有关。材料愈硬， 直径增大愈小。含碳量为0.35~0.4％ 的钢材零件，滚花前后直径的变化数值见下
力和结合力可大幅度增加；
（3）接合面上涂型号为675的黏结剂，在-55～+150℃温度范围稳定性好，超 过190℃就会失效。因此，在热装加热过程中，叉头的温度要严格控制在190℃以 内。黏结剂性能：黏度为125m· Pa· s, 剪切强度为15～30MPa。
一、联接强度的验算； 二、组成联接的零件的应力和变形； 三、压入力和压出力的计算； 四、温差法装配时加热及冷却的温度。
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一、压入力和压出力的计算
当采用压入法装配并准备拆卸时，为了选择压力机的容量，应计算 出其最大压入力和压出力； 最大压入力
(2）在已知过盈的条件下，计算联接零件的强度和装拆力的大小。
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四、滚花压合联接
当需要对小尺寸的零件进行压合联接时，由于按过盈公差制造配合面
较困难，成本也较高，因而常采用如图8所示的滚花压合联接。
热（冷）装法
中级过盈配合
比较紧固的配合，传 H7/s6,H8/s7,H6/s5,S 递较小的扭矩，需附 7/h6,S6/h5 加固定装置 用于不经常拆卸的地 H7/n6.H8/n7,H6/n5,N 方，同心度和配合紧 7/h6,N8/h7,N6/h5 密性好 过盈配合特征及装配方法
用压力机压入或 热（冷）装法
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三、圆锥面过盈联接
结合面具有一定锥度的过盈联接称为圆锥面过盈联接。这种联接拆装 方便且配合表面不易擦伤，联接的固持力较大，适用于传递大载荷及大型 零件的联接 。
图6所示为端部靠螺母压紧的圆锥面过盈联接与键联接结合使用，能精
过盈联接拆装技术
宝 检 公 司
张 协
2010年3月4日
基础知识
一、过盈联接的类型、特点及应用
过盈联接是利用过盈配合来实现的一种静联接。在一般情 况下，拆卸此类部件，常常会使零件配合表面损坏，有时还会 使整个零件损坏，所以，这种联接大多是不可拆联接；但若装 配过盈不大，或者过盈虽大而采取适当的装拆工艺，则此种联 接又变成可拆联接。