王忠

（兗礦集團(tuán) 南屯煤礦機(jī)廠，山東 鄒城 273515）

剪板機(jī)大齒輪軸套材質(zhì)革新與安裝

王忠

（兗礦集團(tuán) 南屯煤礦機(jī)廠，山東 鄒城 273515）

0 概述

我單位使用的 Q11-20×2000剪板機(jī)可剪最大板厚：20mm；可剪最大板寬2000mm；電機(jī)采用380V 50Hz交流電源供電。通過(guò)半圓鍵離合器實(shí)現(xiàn)大齒輪與軸的傳動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)使用中軸套的頻繁磨損，造成間隙增大，剪切時(shí)震動(dòng)增加，給現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。為徹底解決軸套磨損問(wèn)題，從設(shè)備的工作原理、材料機(jī)械性能和替換材料的可行性及優(yōu)點(diǎn)多方面分析和研究，制定加工方案，并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。

1 剪板機(jī)的工作原理

剪板機(jī)俗稱“剪床”，是板料剪切設(shè)備，也是備料的常用設(shè)備。它的用途是把板料剪成加工需要寬度的長(zhǎng)條坯料。按剪切性質(zhì)可分為平刃剪板機(jī)和斜刃剪板機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)使用的是斜刃剪板機(jī)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)皮帶輪的減速裝置，帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。再經(jīng)過(guò)齒輪減速裝置和半圓鍵離合器之后，帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)榛瑝K沿導(dǎo)軌上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也就帶動(dòng)裝在滑塊上的刀片作上下運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行剪切工作，采用斜刃可以減少剪切力，以利于剪切較長(zhǎng)的板料，但剪下的坯料會(huì)產(chǎn)生少量的彎曲變形。

機(jī)械傳動(dòng)的Q11-20×2000剪板機(jī)，傳動(dòng)齒輪受力不均勻，一個(gè)工作周期內(nèi)多處于空載運(yùn)轉(zhuǎn)，只有剪料的瞬間承受沖擊荷載，且是固定的幾個(gè)輪齒受沖擊力，造成軸套與軸的沖擊磨損。大齒輪通過(guò)裝在內(nèi)部的40Cr半圓鍵與軸進(jìn)行傳動(dòng)，當(dāng)半圓鍵的電磁鐵吸引時(shí)，半圓鍵轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)是工作位置，電磁鐵脫開(kāi)是空載位置。由于軸套材質(zhì)為銅合金ZQSn6-6-3，受沖擊載荷作用位置磨損較快。軸套的磨損容易造成設(shè)備帶傷運(yùn)行，造成生產(chǎn)效率低、加速設(shè)備老化、影響產(chǎn)品質(zhì)量等一系列危害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備被迫停機(jī)或者整條生產(chǎn)線的停機(jī)，甚至造成嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故。由于日常生產(chǎn)任務(wù)多，使剪板機(jī)的運(yùn)行頻繁，加上剪板機(jī)操作工日常維護(hù)不及時(shí)，造成潤(rùn)滑不良，加劇了銅套磨損。一般我廠剪板機(jī)大齒輪內(nèi)鑲銅套的使用壽命為一年半，就需要更換銅套，造成維修成本和拆卸次數(shù)增加，降低了設(shè)備的使用精度。

軸套磨損傳統(tǒng)的解決方法主要有堆焊、刷鍍、打麻點(diǎn)等，這些方法都不能很好的解決軸套磨損問(wèn)題，堆焊工藝雖然部分有效解決軸套磨損問(wèn)題，但是也很容易造成軸套裂紋、變形等問(wèn)題，而且維修后短時(shí)間又會(huì)出現(xiàn)磨損問(wèn)題。為了減少對(duì)生產(chǎn)的影響時(shí)間，主要采用直接更換軸套，維護(hù)費(fèi)用成本增加明顯。我通過(guò)查閱相關(guān)金屬材料和配合工藝書籍，知道錫青銅的塑性好，但耐磨性和強(qiáng)度不是很好。而鑄鐵中以石墨的形態(tài)分類：分灰鑄鐵；珠墨鑄鐵；蠕墨鑄鐵；可鍛鑄鐵。從滿足使用機(jī)械性能上和材料成本上考慮，為了解決軸套磨損較快，決定選用硬度略高的灰鑄鐵替換原有銅合金加工制作軸套。

由于大齒輪的重量大約為半噸，拆卸時(shí)需用行車和手拉葫蘆配合使用，才能將大齒輪安全的拆下來(lái)。因?yàn)檩S套和大齒輪的內(nèi)孔為過(guò)盈配合，使用的裝配方法為溫差法。由于我們廠裝配工藝達(dá)不到設(shè)備要求裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)，更換大齒輪銅套時(shí)，常要采用破壞銅套的方法進(jìn)行拆卸。既耽誤生產(chǎn)任務(wù)又耗費(fèi)大量工時(shí)，增加了拆卸的難度。為便于拆卸大齒輪銅套，決定將銅套外圓與大齒輪內(nèi)孔的過(guò)盈配合，改成鑄鐵套和大齒輪內(nèi)孔的過(guò)渡配合。為了防止鑄鐵套在大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中受力產(chǎn)生移動(dòng)，所以在軸套端面上鉆孔攻絲，使用M10的螺栓將套與大齒輪進(jìn)行固定。鑄鐵套與軸上的內(nèi)外接合圈的配合保持不變。

2 鑄鐵的機(jī)械特性

灰口鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的片狀石墨形式存在，其斷口呈暗灰色，有一定的力學(xué)性能和良好的被切削性能，普遍應(yīng)用于工業(yè)中，含碳量較高（2.7%～4.0%），減震性好。為了便于維修和提高設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的角度出發(fā)，對(duì)軸套的材質(zhì)進(jìn)行改革，利用鑄鐵替換原有的ZQSn6-6-3銅套。借鑒一般泵的軸采用45鋼，軸套采用鑄鐵制造。而剪板機(jī)的主軸為40Cr調(diào)質(zhì)處理，優(yōu)于45鋼，同時(shí)選用HBS150灰口鑄鐵，即高于ZQSn6-6-3銅套的硬度HBS80同時(shí)又低于40Cr調(diào)質(zhì)以后的硬度在HBC330-380之間。

同時(shí)考慮其他因素的情況下硬度越高耐磨性也就好，但鑄鐵的耐磨性好是因?yàn)榛诣T鐵內(nèi)含有片狀石墨的，石墨具有潤(rùn)滑性能。所以鑄鐵雖然硬度低但是耐磨性好就是因?yàn)槭臏p磨。還有就是表面粗糙度，表面粗糙度越小，摩擦越小相對(duì)來(lái)說(shuō)同種材料根據(jù)表面處理不同，硬度跟耐磨性是成正比的。

3 鑄鐵套的加工制作

3.1 確定毛坯

根據(jù)用途，零件材料HT150、考慮到軸套的工作過(guò)程中有交變載荷和沖擊性載荷，為增強(qiáng)軸套的強(qiáng)度和沖擊韌度，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠，因此選用鍛件。采取模鍛成型。經(jīng)查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》取等級(jí)為2級(jí)精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為3±0.8mm。

3.2 零件的加工工藝

3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇

正確選擇零件在加工中的定位基準(zhǔn)，滿足定位可靠且精度高、方便定位、方便加工、方便裝夾并使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等具體要求，才能確保零件的加工余量。

3.2.2 確定各加工表面的加工方案

本零件的加工表面有外圓、內(nèi)孔、端面等，材料為HT150。其加工方法選擇如下：

Φ330mm外圓面：公差等級(jí)為 IT6，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進(jìn)行粗車—半精車—精車。Φ270mm外圓面：公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進(jìn)行粗車—半精車—精車。Φ230mm內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進(jìn)行內(nèi)孔粗車—內(nèi)孔半精車—內(nèi)孔精車。

軸套的側(cè)端加工面：表面粗糙度為Ra12.5μm，需進(jìn)行粗車—半精車。

軸套兩端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度為Ra12.5μm，經(jīng)半精車即可。

端面的Φ11的孔經(jīng)劃線鉆孔。

4 軸套的使用和潤(rùn)滑

剪板機(jī)采用分散潤(rùn)滑，各潤(rùn)滑點(diǎn)的油路必須暢通，根據(jù)各潤(rùn)滑點(diǎn)的油量大小分別注有足夠的潤(rùn)滑油，按潤(rùn)滑油的牌號(hào)采用機(jī)械油，HJ30GB443-84及鈣基潤(rùn)滑脂ZG-3GB491-87，對(duì)大齒輪與軸連接新加工鑄鐵套潤(rùn)滑周期為8小時(shí)，采用油杯潤(rùn)滑。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用和對(duì)軸套、軸磨損情況的監(jiān)視和測(cè)量，鑄鐵套較原有ZQSn6-6-3銅合金套成本降低約3倍，但使用周期卻延長(zhǎng)2倍。因40Cr軸和40r的半圓鍵材質(zhì)和硬度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鑄鐵，因此在材料革新后，并未對(duì)原有系統(tǒng)的使用安全造成影響。

5 結(jié)論

由于剪板機(jī)大齒輪本身較重，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，拆卸困難，為了減少拆卸次數(shù)決定對(duì)齒輪銅套改成鑄鐵套。即節(jié)約了維修成本，提高了軸套的使用壽命。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)改造后實(shí)踐運(yùn)行，取得了比較好的成果。利用鑄鐵的耐磨性和具有一定的吸震能力，對(duì)成本高質(zhì)軟的銅合金套進(jìn)行替換；套與軸的配合保持不變，而對(duì)套與齒輪的配合由原有過(guò)盈配合改為過(guò)度配合并用螺栓進(jìn)行連接。使對(duì)齒輪和軸套進(jìn)行變得方便易行，也避免了反復(fù)對(duì)軸套進(jìn)行捶打造成破損的情況。

此次軸套材料的革新達(dá)到了預(yù)期的效果，在保證機(jī)械原有性能不變的情況下，延長(zhǎng)易損件的使用壽命，降低維修難度和減少現(xiàn)場(chǎng)工作的勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

王迎迎］