锻压机械轴瓦维护与配合间隙设定

第２８卷第５期　水利电力机械　Ｖ０１．２８　Ｎｏ．５　２００６年５月　ＷＡＴＥＲ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＮＣＹ＆ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　Ｍａｙ．２００６　锻压机械轴瓦维护与配合间隙设定　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｕｓｈｉｎｇ　ｏｆ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｃｌｅａｒａｎｃｅ　周平　（河南省轻工业学校，河南郑州４５０００６）　摘要：压力加工机械曲轴部件的滑动轴承、中间轴与轴瓦处经常发生磨损、烧伤、甚至抱死，通过对工作中　轴瓦的温度升高及由此造成间隙的变化进行分析，提出轴瓦间隙的合理取值范围，并对正确选择配合材料、　粗糙度，以及如何维修维护提出建议。　关键词：轴瓦；间隙；热变形；维修；材料　中图分类号：ＴＧ３１５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—６４４６（２００６）０５—００４２—０２　大型锻压机械设备在使用中存在一个普遍性的　——轴承工作长度，ｍ；　问题是：曲轴部件的滑动轴承、中间轴与轴瓦处经常　——滑动速度，ｍ／ｓ；　发生研磨、烧伤、甚至抱死。笔者曾参与维修过一台　ａ　『＿一工作角度，（。）。　１　２５０ｔ的压床，该压床曾发生数次将中间轴轴端法兰　如果无另外冷却装置，其散热可近似用以下公　套上６个Ｍ２０螺钉剪断的事故，总是不能稳定正常　式计算　运转。此部位拆装麻烦，维修工作量大，故设备开动　率低，影响生产任务的完成。为使滑动轴承正常运　Ｑ＝　△ｆ’　（２）　转，对其作如下分析及维修，收到了良好效果，现总　式中：　Ｑ——散热量，Ｊ；　结如下，以飨同行。　——导热系数，可取　＝５０．２４Ｊ／ｍ・ｓ℃）；　１滑动轴承的温度升高　ｄ２——轴承外径，ｍ；　ｄ１——轴承内径，ｍ；　大型压力机械轴承承受的比压很高，相对摩擦　——轴承工作长度，ｍ；　必然产生热量，引起温度升高，温度升高导致间隙变　△　——温差，℃。　化。为使其正常运转，需找出影响温度升高的主要　在允许热平衡状态之下使（１）式＝（２）式，得到　因素，采取相应措施，达到产热和散热的平衡，使温　如下温度升高公式　度升高限制在一定范围内，以实现正常运转要求。　轴承中的热量是由摩擦损失的功产生的，因此，　，　每秒钟在轴承中产生的热量为　经整理得　＝　ｄ１　ＬｖａＤ／３６０￣，　（１）　Ａｔ＝８．８０４×１０～ｆｔｐｖａ。ｄｌＩｎ（ｄ２／ｄ１）。　（３）　式中：　——摩擦功，Ｊ；　（３）式中ｄｌｌｎ（ｄ２／ｄ１）一项即轴承尺寸的影响，　——摩擦系数；　由于轴瓦厚度变化不大，基本上是　Ｐ——比压．Ｐａ；　ｄ２＝ｄｌ＋０．４０。　ｄ　——轴承内径，ｍ；　通过（３）式计算可知在其他条件相同的情况下，　收稿日期：２００６—０３—０２　作者简介：周平（１９６０一），男，江苏镇江人，河南省轻工业学校高级工程师，从事设备维修、维护技术及机电专业的教学和研究工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２８卷第５期　周平：锻压机械轴瓦维护与配合间隙设定　・４３・　增大轴承的尺寸，温度升高并不大，当轴颈尺寸从　５００ｒａｍ增大一倍至１　０００　ｍｌＹｌ时，温度升高只增加　高峰负荷过后可及时填充，并能起冷却作用。润滑　应按照定人、定质、定量、定点、定时间的要求严格进　行。油压继电器与离合器分配阀保持电气联锁，保　证润滑，要采取一系列防漏措施（连杆下部应有接油　盘和必要的回油孔等）。　０．０１７倍，影响较小。目前ｄ　大都在５００～１　１００ｍｍ．　ｄ１Ｉｎ（ｄ２／ｄ１）的平均值约为３．９２　ｃｍ，为简化代入（３）　式得　△￡＝３．４５１×１０～ｌ￣ｐｖａｐ。　（４）　３．２曲轴颈和轴瓦的硬度差，材料和热处理　滑动轴承多以瓦为易损件。在一般情况下，材　从（４）式可知，温度升高主要由　，ｐｖ，ａ。所决　定，为防止烧伤、胶合，可从以下方面加以考虑：　（１）从有关方面考虑采取措施以降低　，如适当　提高轴颈与轴瓦的尺寸精度、表面粗糙度，选择合适　的材料及热处理工艺等。　（２）把　值限制在某个数值范围之内。　（３）制订合理操作规程，控制ａ　超负荷使用，如　调整滑块封闭高度，检查及正确使用离合器与制　动器。　２关于ｔｗ值　由（４）式得　ｐｖ＝Ａｔ￣（３．４５１　Ｘ　１０一　口。）。　（５）　对于大型拉伸压力机，一般ａ。＝２５。，若取　＝　０．１，Ａｔ＝２０ｃｌＣ代人得　ｐｖ＝２０／（３．４５１　Ｘ　１０一Ｘ　０．１　Ｘ　２５）＝　２３．２（ＭＰａ・ｍ／ｓ）。　考虑产生热与散发热还有其他方面的影响，为　确保温度升高限制在２ＯｃＣｌ之内，为安全计可将数据　降低一点，建议对大型拉伸压力机　ｐｖ＜ｌ８（ＭＰａ・ｍ／ｓ），　式中：　ｐ——压力机在名义吨位下产生的单位面　积压力，Ｐａ；　——相对滑动速度，ｍ／ｓ。　３摩擦系数　摩擦系数　的大小可使温度相差几十倍，绝大　多数研伤事故都与　的变化相关，可从下列几方面　着手降低摩擦系数。　３．１改进润滑　由于大型压力机的瞬时比压较高，从设计手册　可知，钢与轴承合金的摩擦系数在有润滑时为０．０４，　无润滑时达到０．２，如润滑条件稍有故障（如油管碰　坏）就难以保证液体润滑。在干摩擦条件下　可以　上升十几倍，如不及时排除便引起严重温度升高，从　而使轴与轴瓦的配合向抱死、研伤方向发展。实践　证明，若采用稀油润滑可减少瞬时干摩擦的影响，在　料硬度越高越耐磨，一般轴硬瓦软；另一方面，在高　温重载下相对运动的２零件，其材质硬度越接近越　容易产生胶合，轴颈表面略硬些还可增加接触面积，　减少比压，但同时也会受到设计结构上的限制。生　产实践告诉我们，增加轴颈表面与轴瓦之间的硬度　差，是减少瞬时摩擦系数　、抗胶合、耐磨损、减少发　热的有效途径，根据实践经验，轴颈表面硬度要比与　之相配轴瓦至少高１５０ＨＢ，甚至超过２００ＨＢ，这样运　转会更好。Ｊ３１—１　２５０　Ｔ中问轴用４Ｏ　Ｃｒ钢，其表面　淬火可达３５～４０ＨＲＣ，轴瓦原来用材料ＺＱＳｎ　６—６—　３材料，可改为ＺＡＩＳｎ６ＣｕｌＮｉ，这样更有利于克服研伤　事故。热处理工艺：４０Ｃｒ轴，正火加表面高频淬火，　表面硬度５Ｏ～５５　ＨＲＣ，硬度差２００ＨＢ左右，满足使　用要求。　３．３配合表面粗糙度　曲轴瓦内外圆和端面粗糙度应达Ｒａ１．６　ｍ，轴　颈表面磨削，抛光可达ＲａＯ．８　ｍ，对开合瓦一定要　配研、刮削，瓦背贴合也有一定要求。提高表面粗糙　度可降低摩擦系数　，还可以提高工作承载能力。　如表面粗糙度在Ｒａ６．３　ｍ以内，其承载能力降低　１０％，欲满足压机正常运转，轴颈表面粗糙度应达　Ｒａ１．６　ｍ以上，开合瓦配研，受力区接触面应达　７０％～８０％，接触点均匀，每２５　ｍｍ　至少３～４点瓦　背贴合，接触越多越好，不允许有较大空隙。维修中　发现有较大空隙，可选用贝尔佐纳粘结剂充填，不致　降低承载力，也有利于导热。　３．４轴与瓦的配合间隙　Ｊ　３１—１　２５０　Ｔ压机ｄ＝６３０　ｍｌＹｌ，原问隙０．４　ｍｌＹｌ，　结果产生过热研伤，后放大到０．６９ｍｌＹｌ，经一年运转　正常。可见间隙对运转影响很大，而且问隙必须合　理才能正常运转，问隙值随直径大小而变化。对大　型锻造和拉伸压力机配合间隙值有不同的分析：美、　英资料介绍问隙值应为直径的１／１　０００～２／１　０００，平　均值１．５／１　０００；德国为１．１／１　０００～１．４／１　０００；意大　利接近于１／１　０００，下面试分析合理的间隙值范围。　对大型压力机滑动轴承，直径大、高峰负荷瞬时　比压大，速度低，经常同一方向旋转，（下转第４６页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

・４６・　水利电力机械　２００６年５月　假废品区域公差带图如图２所示。　寸链进行换算，按换算后的工序尺寸加工、测量，有　可能存在工序尺寸超差而设计尺寸仍合格的假　十０　３６　废品。　加１９　（２）假废品区域就是用极值法求出零件尺寸链　＋　中封闭环的极限偏差，２个极限偏差就是假废品区　Ｊ　ｌ　公差带的上、下２个极限值，其中包括合格品区与假　０　ｌ　７　寸　废品区。对于多环尺寸链，工序尺寸的假废品区同　［］合格品区囫假废品区圈废品区　样是在二［序尺寸公差带合格区的上、下两侧，其值为　其余各组成环的公差之和。　图２大孔深度公差带图　（３）工艺人员在计算工序尺寸的同时，如有基准　由图２可见，当工序尺寸超差时，究竟是真废品　变换，在按尺寸链计算工序尺寸的同时，应计算假废　还是假废品，首先看超差多少，超出假废品区公差带　品产生的区域，并填写到工艺文件中，要求操作工人　的上下极限，无疑是真废品。当工序尺寸处在假废　或检验人员对那些尺寸在假废品可能产生区域的工　品的公差带中，就有可能是假废品。此时最好直接　件按第３节所述方法进行鉴别ｌ　，以免误废。　测量设计尺寸，否则应通过测量其他组成环后计算　决定。图２中，假废品区伸展在合格区上下两边，与　参考文献：　图１ｂ中组成环Ａ　的公差带的宽度恰好对应相等。　这说明，可把工序尺寸作为设计尺寸链的封闭环，用　［１］顾崇衔．机械制造工艺学［Ｍ］．西安：陕西科学技术出版　极值法求出它的极值就是假废品区公差带的上下２　社，２０００．　［２］王雅红，刘克敬．机加工过程中工艺尺寸链分析［Ｊ］．轴　个极限偏差，其中包括假废品区和合格品区，显然，　承，２００２，（３）：１２，１３．　这一判定方法更为简便实用。　［３］安美玲．间接测量法中的假废品分析［Ｊ］．机械研究与应　５结论　用，２００２，（４）：１９．　［４］袁金成．假废品问题探讨［Ｊ］．机械，１９９９，（２）：４３，４４．　（１）当工艺基准与设计基准不重合时，需应用尺　（编辑：刘芳）　０’０’（）。０‘０‘（）‘（）。。。０●（＞●（）・０●０●‘）●（、・。●０●０●　・０●。●０・（）●‘）●‘）●（）●（）●　●０●‘）●（、●０・０●０●０●。●（）●０●０●０●０●０．０●０●０●０●　（上接第４３页）采用单次行程运转，这些都促使轴与　说，如果间隙小于轴颈的０．５／１　０００，温度升高至　瓦发热，故应考虑发热对运转的影响。设轴颈　４０％就会胀死。以上例子经拆修，并未发现严重烧　０１　０００ｒｆｌｌＴｌ，瓦厚２０　ｒｆＵＴｌ，轴瓦受热内胀孔变小，轴受　损迹象。　热直径增大，铜瓦线胀系数是：１８．１×１０一　／℃，碳钢　为了满足温度升高在３５％～４０％范围内正常　线胀系数是：１２．２×１０｜６／℃，由导热公式ｐ：　运转，并在此状态下维持良好润滑，储存润滑油，便　２￣２Ｌ／ｌｎ（ｄ２／ｄ１）×Ａｔ，散发的热量ｐ与温差△￡成　于油膜的形成，确保限制在一定温差内，实际间隙取　正比，假设Ａｔ＝４０ｑＣ，即所产生热量充分散发出去，　为４０ｑＣ膨胀量的２倍，即轴颈尺寸的（０．５／１　０００）×　足以形成稳定的热平衡，依据　２＝１／１　０００左右。以滑动轴承直径乘以１／１　０００就很　△Ｌ＝　Ａｔ。　方便得出其间隙值，容易记忆。对热模锻压机合理　则瓦孔缩小为　间隙约为其直径的１．１０／１　０００～１．３０／１　０００；对于冷　ＡＬ　＝２０×２×１８．１×１０一　×４０＝０．０２９　ｒｆＵＴｌ，　冲压用问隙值约为直径的０．９／１０００～１．１／１０００。此　ＡＬ　＝１　０００×１２．２×１０一　×４０＝０．４８８ｎ１Ｈ１。　故障消除方法仅供参考。　轴承间隙因温度升高而减少的数值为　另外，此计算维护方法也适用于橡胶加工机械，　ＡＬ＝△，Ｊ　＋△，Ｊ　＝０．０２９＋０．４８８＝０．５１７　ｒｆＵＴｌ。　如密练机、开练机、展页机等较大型机械中的滑动轴　即为直径的０．５１／１　０００以上，若不考虑铜瓦只　承的配合及维修。　考虑轴的膨胀时，其变形也接近于０．５／１　０００。就是　（编辑：刘芳）