剪板机大齿轮轴套材质革新与安装

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2013年Shandong Industrial Technology山东工业技术 第5期0 概述剪板机大齿轮轴套材质革新与安装王 忠(兖矿集团南屯煤矿机厂，山东 邹城 273515)我单位使用的 Q11-20x2000剪板机可剪最大板厚：20ram：可剪最大板宽 2000ram；电机采用 380V 50Hz交流电源供电。通过半圆键离合器实现大齿轮与轴的传动，现场使用中轴套的频繁磨损，造成间隙增大，剪切时震动增加，给现场的安全生产带来安全隐患。为彻底解决轴套磨损问题，从设备的工作原理、材料机械性能和替换材料的可行性及优点多方面分析和研究.制定加工方案，并现厨行实践应用。

1 剪板机的工作原理剪板机俗称剪床”，是板料剪切设备，也是备料的常用设备。它的用途是把板料剪成加工需要宽度的长条坯料。按剪切性质可分为平刃剪板机和斜刃剪板机.现场使用的是斜刃剪板机。电动机转动，通过皮带轮的减速装置，带动传动轴转动。再经过齿轮减速装置和半圆键离合器之后，带动偏心轴转动.通过曲柄连杆机构～回转运动改变为滑块沿导轨上、下往复运动。也就带动装在滑块上的刀片作上下运动，从而进行剪切工作.采用斜刃可以减少剪切力。以利于剪切较长的板料.但剪下的坯料会产生少量的弯曲变形。

机械传动的Qll-20x2000剪板机，传动齿轮受力不均匀.-个工作周期内多处于空载运转，只有剪料的瞬间承受冲击荷载.且是固定的几个轮齿受冲击力，造成轴套与轴的冲击磨损。大齿轮通过装在内部的40Cr半圆键与轴进行传动.当半圆键的电磁铁吸引时.半圆键转过30o时是工作位置。电磁铁脱开是空载位置。由于轴套材质为铜合金ZQSn6-6-3，受冲击载荷作用位置磨损较快。轴套的磨损容易造成设备带伤运行.造成生产效率低、加速设备老化、影响产品质量等-系列危害.严重时会造成设备被迫停机或者整条生产线的停机.甚至造成严重的安全生产事故。由于日常生产任务多.使剪板机的运行频繁，加上剪板机操作工日常维护不及时.造成润滑不良，加剧了铜套磨损。-般我厂剪板机大齿轮内镶铜套的使用寿命为-年半。就需要更换铜套。造成维修成本和拆卸次数增加，降低了设备的使用精度。

轴套磨损传统的解决方法主要有堆焊、刷镀、打麻点等，这些方法都不能很好的解决轴套磨损问题.堆焊工艺虽然部分有效解决轴套磨损问题，但是也很容易造成轴套裂纹、变形等问题.而且维修后短时间又会出现磨损问题。为了减少对生产的影响时间.主要采用直接更换轴套，维护费用成本增加明显。我通过查阅相关金属材料和配合工艺书籍，知道锡青铜的塑性好.但耐磨性和强度不是很好。而铸铁中以石墨的形态分类：分灰铸铁；珠墨铸铁；蠕墨铸铁；可锻铸铁。从满足使用机械性能上和材料成本上考虑。为了解决轴套磨损较快.决定选用硬度略高的灰铸铁替换原有铜合金加工制作轴套。

由于大齿轮的重量大约为半吨.拆卸时需用行车和手拉葫芦配合使用，才能将大齿轮安全的拆下来。因为轴套和大齿轮的内孔为过盈配合，使用的装配方法为温差法。由于我们厂装配工艺迭不到设备要求装配工艺标准.更换大齿轮铜套时.常要采用破坏铜套的方法进行拆卸。既耽误生产任务又耗费大量工时。增加了拆卸的难度。为便于拆卸大齿轮铜套.决定将铜套外圆与大齿轮内孔的过盈配合.改成铸铁套和大齿轮内孔的过渡配合。为了防止铸铁套在大齿轮转动中受力产生移动，所以在轴套端面上钻孔攻丝，使用M10的螺栓将套与大齿轮进行固定。铸铁套与轴上的内外接合圈的配合保持不变2 铸铁的机械特性灰口铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在.其断口呈暗灰色.有-定的力学性能和良好的被切削性能。普遍应用于工业中，含碳量较高(2.7%～4.0%)，减震性好。为了便于维修和提高设备经济运转的角度出发，对轴套的材质进行改革。利用铸铁替换原有的ZQSn6-6-3铜套¤鉴-般泵的轴采用45钢，轴套采用铸铁制造。而剪板机的主轴为40Cr调质处理，优于45钢.同时选用HBS150灰口铸铁。即高于ZQSn6-6-3铜套的硬度HBS80同时又低于40Cr调质以后的硬度在 HBC330-380之间。

同时考虑其他因素的情况下硬度越高耐磨性也就好.但铸铁的耐磨性好是因为灰铸铁内含有片状石墨的.石墨具有润滑性能 所以铸铁虽然硬度低但是耐磨性好就是因为石墨的减磨。还有就是表面粗糙度.表面粗糙度越校摩擦越小相对来说同种材料根据表面处理不同.硬度跟耐磨性是成正比的。

3 铸铁套的加工制作3.1 确定毛坯根据用途.零件材料 HT150、考虑到轴套的工作过程中有交变载荷和冲击性载荷，为增强轴套的强度和冲击韧度，以使金属纤维尽量不被切断.保证零件的工作可靠，因此选用锻件。采取模锻成型。经查《金属机械加工工艺人员手册》取等级为2级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为30.8mm。

3，2 零件的加工工艺3.2.1 定位基准的选择正确选择零件在加工中的定位基准，满足(下转第73页)山东工业技术 j 69Shandong Industrial Technology l2013经 Shandong Industrial Technology山东工业技术 第5期数带入公式(1)中有：入 0.149mm，作为校核轴承内圈安装到位的依据。同理，利用公式(1)计算出轴承外圈装配后，游隙的减小量为：0.043mm。

5 有效游隙的计算对于轴承来说最重要的径向游隙是有效游隙f.它是理论游隙减去内外圈配合所减少的量△与内外径温差引起的减少量8t之后的数值。有效游隙理论上略呈负值时轴承寿命最大.而负游隙过大轴承寿命骤减.所以游隙的最小值必须在这-数值之上轴承由于内、外圈温差引起的径向游隙减少量与温差的关系为：圈·A ·D0 (2)式中 8 温度引起的径向游隙减小量，mm；- 轴承钢的膨胀系数 1.12x104，1/oC：△ -轴承内、外圈的温度差，℃，△tT内暖-T外圈；-般主轴承的内、外圈温差为 5-10C；D 轴承外圈滚道直径 mm；Dol/4(3Ddz)；dzdB 0；D为轴承外圈公称直径，mm；dz为轴承中心内径，mm；d为轴承公称内径，mm；B为轴承宽度，mm； 为半锥角；由公式(2)计算出轴承因温度减小的游隙为：1.12x105×[3x340(19092x音 )o.034mm叶 1厶 则轴承装配后的有效游隙应为：fkl-0.043mm-St0.072mm现场退卸套装配到位后 ，测量实际装配游隙值为：O.15mm。符合公式(1)要求。同时由轴承内、外圈过盈引起的游隙减小量饮合 FAG轴承手册所要求的内部径向游隙减小量：0.09 mm～0.13mm：计算出的有效游隙符合安装后最小径向游隙>0.07mm的要求 我单位导向轮轴承于2009年 12月份更换后 ，通过现场 3年多的运行.消除了运行过程中的振动.导向轮轴承运行平稳 ，未出现走圈和发热现象。轴承的装配满足了现场的使用要求。

6 嗅配合游隙是轴承的-个重要技术参数.它直接影响到轴承的载荷分布、振动、噪声、摩擦、使用寿命和机械的运动精度等技术性能。配合游隙过大.会引起轴承内部承载区域减小.滚动接触面应力增大.轴承的运动精度降低.振动和噪声增大，轴承的使用寿命缩短；如游隙过小，引起发热温升，甚至导致轴承在运转中发生咬死。正确的轴承游隙可以使运行更加平稳，轴承的使用寿命更加接近于计算寿命。