转向器前期自动化磨合设备的开发*

陈婀娜

（贵州师范大学机械与电气工程学院，贵州贵阳 550001）

0 前言

社会经济的增长给制造业带来了更高的考验，在追求企业向前发展的同时，还需要考虑在产品、工人、环境等因素中进行改善。齿轮齿条式磨合机作为对齿轮齿条式转向器的初期磨合测试，是在结合转向器产品的广泛应用的过程中，作为进一步提高产品使用性能而研制的。通过对转向器前期磨合机的应用，再次提高产品品质，满足人们的需要。

1 机械结构

结合转向器产品品种的多样性及产品的特殊特性。在生产的过程中，产品在磨合时，装夹和更换频繁，结合这样的特点，磨合机的使用性能应满足以下特点：

（1）对产品各种型号的使用性强，须满足转向器的产品结构；

（2）在使用过程中操作应简便，工人操作技能掌握快，只需简单的培训即可进行独立上岗；

（3）在工作中，装夹效率高，更换产品时便捷。

结合上面三个特点，为了满足要求，对磨合机的机械部分进行了一个综合的考虑，产品在结构上有一定的差异，在装夹中，如采用专用夹具，那么在进行产品更换时，给装夹和调整阶段带来了不便，经过对专用夹具和通用的夹具的分析，加上考虑在今后新品试制中，该磨合机也能在新品的开发中发挥一定的作用。即在设计中，进行了以下分解，如图1。

（1）电机与转向器连接结构

在电机转矩的传递中，为保证电机所传递的力有效地输入到工件上，结合工件工作状态为花键连接，为方便和节约成本，借用了万向节总成的工作原理，以此解决在连接中的不易找正的困难，同时也满足传递的需求。此外，考虑在工作中，由于时常更换产品的类型，在传递结构与电机连接处，采用了快换装置的连接方法，确保在更换产品类型时，更换传动结构方便可靠，有效地实现快换的目的。

图1 结构分解

（2）压紧结构与定位结构由于该磨合机的使用中，工件的装夹频繁，压紧与定位两个结构上，需要具备在生产的每一种型号的转向器中能实现通用性。装夹调整时，做到方便调整、装夹便捷的操作效果。结合这两方面的性能，在对压紧结构与定位结构的设计时，采用了V 型块作为定位结构件，将V 型块安装在带有腰型槽的两块支板上，使V 型块在腰型槽支板上松开螺钉后，能进行自由的滑动调节，满足每个型号产品的装夹定位。因该磨合机在工作中，需要电机转动作动力。在工件装上后需工件固定不动，保证在传递中有效。为此，在压紧结构上，采用了活节压紧结构作为在工作中对工件的压紧，实现了装卸工件方便快捷的目的。

2 电气部分

电气元件作为磨合机工作动作的执行元件，也是磨合机的技术核心部分之一。为保证磨合机在工作中达到工作要求，运行时安全可靠，根据需要，调整运动的快慢，满足操作工人的要求。为此，对元件的核定是必要的，结合上面要求，对电路的设计思路如图2。

根据转向器转矩的要求，转向器的空载启动力矩为0.49～1.57 N·m 之间，转向器在磨合状态下，以3 倍的锁紧力进行磨合，则最大力矩为4.71 N·m，考虑在工作的安全性，在传递中以中等冲击载荷系数KA=1.25计算，即：

T1=4.71KA=5.89 N·m

其中：T1——转向器最大转矩（N·m）。

在下面的元件选择中，主要以5.89 N·m为依据，选择电机及其它相关电气元件。

（1）电机的选择[1]

电机作为磨合机的动力来源，电机的功率、型号的选用，与转向器的运动特点为主。根据经济价值与工作实际的要求，电机在工作时，合理的转速在200 r/min 以下为宜。经过对电机的查阅及参考相关资料，选择了三相异步电机（YVP90S4型涡轮蜗杆无极变速电机）作为该磨合机的动力源，该电机在经过蜗轮蜗杆的变速后，通过变频器的调节，可以实现低、中级的无极调速。其通过对转向器的扭矩核算为：

其中：T——名义转矩（N·m）；

P——额定功率（kW）；

n——电机轴转速（r/min）。

根据计算的结果，电机的输出转矩为7.8 N·m，磨合需要的最大安全使用转矩为7.5 N·m，电机的安全使用系数大于磨合时的使用系数。另外，电机实际输出转速为：S=1 400/7.5=187 r/min，小于200 r/min，满足转速要求。从这几个方面看来，选择的各参数都较为接近选择的电机，从经济和使用上都满足了要求，即选择的电机可行。

图2 电路原理示意图

（2）电机换向控制元件的选定

为使电机在工作中，带动工件往返的来回运动，YVP90S4 型变速电机在工作中，通过对电流的控制，可以使电机在工作时实现正反转。即，需借助接近开、交流接触器的工作原理对输入电机的电流进行控制，实现电机的正反转，满足电机正反转的需求。此外，由于该磨合机在设计完成后，投入到实际工作时，需要做到对转速的调整[2]，结合电路控制的特点和变频器的调节功能，选用了变频器作为对电机转速快慢的控制。

（3）电源控制器的选择

电源断路器作为对整个电气系统的通电、过载起到一个安全的保护作用，在选用中，为了使电源断路器能正常的工作和保护电路元件，选择在该磨合机中加上了电源断路器、电源控制器、控制变压器电机电阻器及各电源执行按钮[3]。

3 结论

为了校验该磨合机在实际工作的工作性能是否满足设计要求，在该磨合机安装好后进行了初期的测试，该磨合机在性能上实现了预期的设计目标，满足磨合的基本要求，工作性能正常，到达预期的设计效果。

［1］孙恒，陈作模.机械原理：7 版［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］郭仁生，魏宣燕.机械设计基础［M］.北京：清华大学出版社，2001.

［3］赵如福.金属机械加工工艺人员手册［K］.上海：上海科学技术出版社，1996.