往復(fù)泵傳動(dòng)銷故障分析及改進(jìn)研究

摘要:在往復(fù)泵撥叉與連桿處的傳動(dòng)銷頻繁發(fā)生斷裂破壞和磨損的現(xiàn)象(傳動(dòng)銷的使用平均壽命僅有一星期)，通過對(duì)往復(fù)泵傳動(dòng)銷頻繁斷裂的原因進(jìn)行分析，工作受力特征和裝配關(guān)系的描述，認(rèn)為原傳動(dòng)銷的結(jié)構(gòu)不甚合理。經(jīng)改進(jìn)后的傳動(dòng)銷，使用壽命明顯延長了，無發(fā)生斷裂現(xiàn)象，達(dá)到原平均壽命的8倍。

關(guān)鍵詞:傳動(dòng)銷;斷裂;應(yīng)力;結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào):TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)13-0350-01

1 往復(fù)泵傳動(dòng)銷基本情況

往復(fù)泵的傳動(dòng)銷整體結(jié)構(gòu)為細(xì)長的大小徑階梯式。柱銷在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，由于受到撥叉拉力、剪切力和撥叉接觸面的摩擦力作用，必然承受著拉、壓交變應(yīng)力。而對(duì)這種交變應(yīng)力連續(xù)作用最為敏感的正是那小徑和大徑過渡處，即所謂應(yīng)力集中部位。事實(shí)上，從使用該泵柱銷失效記錄中發(fā)現(xiàn)，斷裂，現(xiàn)象全部發(fā)生在這一部位。因此，改變這一部位的結(jié)構(gòu)勢在必行，擬從增加強(qiáng)度、克服或減小應(yīng)力集中考慮改進(jìn)。傳動(dòng)銷在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，由于受到撥叉拉力、剪切力和撥叉接觸面的摩擦力作用，傳動(dòng)銷小徑的磨損嚴(yán)重。

2 往復(fù)泵傳動(dòng)銷故障分析

關(guān)于往復(fù)泵傳動(dòng)銷故障，筆者首先認(rèn)為可能是傳動(dòng)銷選用的材料不合適(材料為45號(hào)鋼)。強(qiáng)度達(dá)不到工作需要的許用應(yīng)力，所以對(duì)原損壞的傳動(dòng)銷進(jìn)行了分析，而后發(fā)現(xiàn)原傳動(dòng)銷的許用應(yīng)力為:

[σ]=σsns=353 MPa1.8=196.11MPa

其中:σs，45號(hào)鋼屈服強(qiáng)度.ns，安全系數(shù)數(shù)值取ns=1.8

然后又對(duì)往復(fù)泵對(duì)傳動(dòng)銷的壓力進(jìn)行了分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)其對(duì)傳動(dòng)銷的應(yīng)力小于45號(hào)鋼的許用應(yīng)力[σ]45鋼=353MPa。這說明傳動(dòng)銷選用的材料完全適合。所以傳動(dòng)銷的材料完全沒有問題。所以只有傳動(dòng)銷的結(jié)構(gòu)存在問題。而結(jié)構(gòu)合理的傳動(dòng)銷設(shè)計(jì)要求:

(1)能便于安裝;

(2)原裝配位置不能改變;

(3)使用壽命長。

以往使用的傳動(dòng)銷大小徑的連接處為直角聯(lián)接，大量的試驗(yàn)結(jié)果和理論表明等截面直桿受到軸向的拉伸或壓縮時(shí)，橫截面上的應(yīng)力是均勻分布的。有時(shí)根據(jù)需要有些零件尺寸突然改變的截面面上應(yīng)力并不是均勻分布的，在突然改變尺寸的附近區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力將急劇增加。設(shè)在發(fā)生應(yīng)力集中的截面上的最大應(yīng)力為σmax，同一截面上的平均應(yīng)力為:σ則比值K=σmaxσ稱為理論應(yīng)力集中系數(shù)，它反映了應(yīng)力集中的程度，是一個(gè)大于1的系數(shù):試驗(yàn)表明截面尺寸改變的越急劇，應(yīng)力集中的就越嚴(yán)重。傳動(dòng)銷小徑處的應(yīng)力為:σ=NA=834N25×10-3=33720Pa當(dāng)傳動(dòng)柱銷小徑與大徑連接為直角時(shí)連接處的應(yīng)力為σ=NA=843NA≥84300pa(由于大徑與小徑間連接處是一直線，故面積是趨向0的值)，由此可見應(yīng)力是多么大。

3 往復(fù)泵傳動(dòng)銷改進(jìn)措施

根據(jù)傳動(dòng)柱銷的失效原因，筆者有針對(duì)性地從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了技術(shù)改造:第一，斷裂破壞的處理。將傳動(dòng)柱銷小徑與大徑連接處由直角改為圓弧狀連接(半徑為3mm)。傳動(dòng)柱銷小徑受到的應(yīng)力不變，改進(jìn)后的傳動(dòng)柱銷小徑與大徑連接處應(yīng)力為:σ=NA=843N25×10-3+3/4π12.5×10-3=15176Pa。從這就可以看出應(yīng)力集中已經(jīng)大為改善了，這樣就解決了應(yīng)力集中的問題，從而消除了傳動(dòng)柱銷斷裂破壞現(xiàn)象;第二，磨損的現(xiàn)象的處理。解決傳動(dòng)柱銷小徑處磨損嚴(yán)重問題，首先將傳動(dòng)柱銷小徑處加粗5mm，同時(shí)將與傳動(dòng)柱銷相配合的鋼套間隙縮小到0.30mm，并在配合面加潤滑脂，使之能夠與小徑自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣撥叉就不和小徑直接接觸而與鋼套接觸，鋼套與小徑之間又有相對(duì)滑動(dòng)，這樣就大大減少了撥叉與鋼套的摩擦，使用壽命就大大的增加了(從50h增加到300h)。而且即使鋼套磨損嚴(yán)重，這時(shí)僅需要換一個(gè)鋼套即可，不用更換整根的柱銷。這樣既能降低更換柱銷帶來的物耗損失，又能簡化往復(fù)泵的日常維護(hù)。

4 結(jié)語

改進(jìn)傳動(dòng)柱銷結(jié)構(gòu)的實(shí)踐表明，它具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)傳動(dòng)柱銷由大小徑連接處為直角改為圓弧狀連接，其應(yīng)力集中大大減緩，傳動(dòng)銷壽命得到提高，徹底消除傳動(dòng)柱銷斷裂破壞現(xiàn)象。

(2)合理控制傳動(dòng)柱銷小徑處與鋼套間的間隙，大大減小摩擦提高傳動(dòng)銷的使用率。通過對(duì)焦化車間B-13/1.2往復(fù)泵傳動(dòng)柱銷結(jié)構(gòu)的合理改進(jìn)，提高了柱銷的壽命，使之在長時(shí)間內(nèi)仍能穩(wěn)定工作。原來每星期都要換一根柱銷既增加了設(shè)備成本又對(duì)維修人員的安全造成了一定的傷害.在改進(jìn)之后傳動(dòng)柱銷平均兩個(gè)月只需換一次鋼套大大的降低了設(shè)備維護(hù)和維修費(fèi)用，保證了裝置的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)和維修人員的安全。

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