[其他]液氮冷套装配机

说明书

一种用于机械静配合的冷套装配机械。

在以往的机械静配合装配中常采用热套的方法，即根据金属的热胀冷缩性质，将轴承或机座等部件加热，使其孔径增大，然后将轴或内套等部件套进轴承或机座等部件内。这种方法虽克服了野蛮静配合所造成的机械损伤，但加热轴承或机座等部件需耗用大量热能，且加温时间长，易产生油烟污染环境，其操作难以安排在流水生产线上。

本发明为克服机械静配合装配中热套技术的不足，设计一种冷套装配机械，将轴或内套等部件冷缩后套进轴承或机座等部件内，实现耗能低、操作时间短、无油烟污染环境的无损机械静配合、使其操作便于安排在流水生产线上。

本发明的技术解决方案：

采用液氮为制冷剂（液氮的沸点为－196℃）保存在杜瓦瓶（DEWEL    FLASK）中；

该冷套装配机包括杜瓦瓶、夹具、支臂、支架及控制装置组成；夹具装在支臂上，通过手动或自动控制装置在支臂上作纵横位移；支臂装在支架上，通过手动或自动控制装置在水平方向绕支架旋转或在纵向实现位移。

夹具用来装夹工件（轴或内套等），可以采用电动卡盘或液压卡盘或气动卡盘。

夹具在支臂上的纵横位移可以由丝杆螺母装置控制，也可以由齿轮齿条传动装置控制，还可以用电动或液压或气动装置控制。

支臂在水平方向绕支架旋转和纵向位移，可以通过电动机和变速箱带动丝杆转动来实现，丝杆的转动可以推动螺母及支臂作纵向位移；丝杆的转动也可以在夹具的作用下连带支臂旋转。也可以通过油缸、活塞和活塞杆来推动支臂作纵向位移。还可以将支架的主杆做成圆柱形，外套一套筒，支臂的一端套在套筒上，当套筒松开时，支臂可在外力的作用下作水平旋转。

夹具夹紧工件后移到液氮的液面上方（杜瓦瓶上方），然后将工件浸入液氮，其浸入的深度可通过米尺和指针来控制；工件浸在液氮中的时间直接关系到工件直径的缩小量，时间短了则缩小量不够而影响工件的装配，时间过长则浪费液氮，增加了装配的成本，本发明推导出了工件冷却时间与下降温度之间的函数关系式（工件直径的缩小量与下降的温度之间的函数关系是已公知的），估算出工件在液氮中应冷却的时间，经时间继电器控制夹具的提升。工件冷却的时间与下降的温度间的函数关系是：

冷却时间：

式中ρ－－工件的密度

C－－工件的比热

ν－－工件的体积

α－－工件与液氮间的平均换热系数

F－－工件与液氮接触的表面积

T_L－－液氮沸点温度（－196℃）

T₀－－室温

T——工件应下降的温度

本发明可达到能耗少，操作时间短的最佳效果，并且无环境污染例如加热一个100×800×600的机座，采用20KW的加热棒在油箱内加热需要6～8小时方能进行热套，而采用本发明的冷套只需要将工件浸入液氮中冷缩45秒～1分钟时间即可套进100×800×600的机座内，工效提高了数百倍。本发明的冷套装配机由于生产效率高，操作方便，节约能源和劳力，无污染，很适用于汽车、火车、柴油机、拖拉机、机床等制造业的装配流水线上。

附图为本发明的原理图。

本发明实施例，对照附图说明如下：

采用50升杜瓦瓶（1）作为存放液氮的容器；

夹具（4）为φ200的电动卡盘；

支臂（5）为一长方形铸铁件经机加工而成，上有纵横拖板，可带动夹具作纵横位移；

支架（2）主杆为一圆柱，外套一套筒，可由锁紧装置（3）将套筒固定在支架主杆上，支臂（5）套在套筒上，可在电动机（8）和变速箱以及丝杆（6）和螺母的电动传动作用下作纵向位移；当锁紧装置（3）将套筒松开时，支臂（5）可在外力作用下绕支架（2）旋转。

支臂（5）上固定有指针，支架（2）上固定有米尺（7），当支臂（5）在支架（2）上纵向移动时，时针就可指示出工件浸入液氮的深度。

包括时间继电器的整个电器控制元件均装置在控制柜（7）内。