剪板機大齒輪軸套材質革新與安裝

王忠

（兗礦集團 南屯煤礦機廠，山東 鄒城 273515）

剪板機大齒輪軸套材質革新與安裝

王忠

（兗礦集團 南屯煤礦機廠，山東 鄒城 273515）

0 概述

我單位使用的 Q11-20×2000剪板機可剪最大板厚：20mm；可剪最大板寬2000mm；電機采用380V 50Hz交流電源供電。通過半圓鍵離合器實現大齒輪與軸的傳動，現場使用中軸套的頻繁磨損，造成間隙增大，剪切時震動增加，給現場的安全生產帶來安全隱患。為徹底解決軸套磨損問題，從設備的工作原理、材料機械性能和替換材料的可行性及優點多方面分析和研究，制定加工方案，并現場進行實踐應用。

1 剪板機的工作原理

剪板機俗稱“剪床”，是板料剪切設備，也是備料的常用設備。它的用途是把板料剪成加工需要寬度的長條坯料。按剪切性質可分為平刃剪板機和斜刃剪板機，現場使用的是斜刃剪板機。電動機轉動，通過皮帶輪的減速裝置，帶動傳動軸轉動。再經過齒輪減速裝置和半圓鍵離合器之后，帶動偏心軸轉動，通過曲柄連桿機構，將回轉運動改變為滑塊沿導軌上、下往復運動，也就帶動裝在滑塊上的刀片作上下運動，從而進行剪切工作，采用斜刃可以減少剪切力，以利于剪切較長的板料，但剪下的坯料會產生少量的彎曲變形。

機械傳動的Q11-20×2000剪板機，傳動齒輪受力不均勻，一個工作周期內多處于空載運轉，只有剪料的瞬間承受沖擊荷載，且是固定的幾個輪齒受沖擊力，造成軸套與軸的沖擊磨損。大齒輪通過裝在內部的40Cr半圓鍵與軸進行傳動，當半圓鍵的電磁鐵吸引時，半圓鍵轉過30°時是工作位置，電磁鐵脫開是空載位置。由于軸套材質為銅合金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備帶傷運行，造成生產效率低、加速設備老化、影響產品質量等一系列危害，嚴重時會造成設備被迫停機或者整條生產線的停機，甚至造成嚴重的安全生產事故。由于日常生產任務多，使剪板機的運行頻繁，加上剪板機操作工日常維護不及時，造成潤滑不良，加劇了銅套磨損。一般我廠剪板機大齒輪內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增加，降低了設備的使用精度。

軸套磨損傳統的解決方法主要有堆焊、刷鍍、打麻點等，這些方法都不能很好的解決軸套磨損問題，堆焊工藝雖然部分有效解決軸套磨損問題，但是也很容易造成軸套裂紋、變形等問題，而且維修后短時間又會出現磨損問題。為了減少對生產的影響時間，主要采用直接更換軸套，維護費用成本增加明顯。我通過查閱相關金屬材料和配合工藝書籍，知道錫青銅的塑性好，但耐磨性和強度不是很好。而鑄鐵中以石墨的形態分類：分灰鑄鐵；珠墨鑄鐵；蠕墨鑄鐵；可鍛鑄鐵。從滿足使用機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。因為軸套和大齒輪的內孔為過盈配合，使用的裝配方法為溫差法。由于我們廠裝配工藝達不到設備要求裝配工藝標準，更換大齒輪銅套時，常要采用破壞銅套的方法進行拆卸。既耽誤生產任務又耗費大量工時，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孔的過盈配合，改成鑄鐵套和大齒輪內孔的過渡配合。為了防止鑄鐵套在大齒輪轉動中受力產生移動，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行固定。鑄鐵套與軸上的內外接合圈的配合保持不變。

2 鑄鐵的機械特性

灰口鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態的片狀石墨形式存在，其斷口呈暗灰色，有一定的力學性能和良好的被切削性能，普遍應用于工業中，含碳量較高（2.7%～4.0%），減震性好。為了便于維修和提高設備經濟運轉的角度出發，對軸套的材質進行改革，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。而剪板機的主軸為40Cr調質處理，優于45鋼，同時選用HBS150灰口鑄鐵，即高于ZQSn6-6-3銅套的硬度HBS80同時又低于40Cr調質以后的硬度在HBC330-380之間。

同時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為灰鑄鐵內含有片狀石墨的，石墨具有潤滑性能。所以鑄鐵雖然硬度低但是耐磨性好就是因為石墨的減磨。還有就是表面粗糙度，表面粗糙度越小，摩擦越小相對來說同種材料根據表面處理不同，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

根據用途，零件材料HT150、考慮到軸套的工作過程中有交變載荷和沖擊性載荷，為增強軸套的強度和沖擊韌度，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。經查《金屬機械加工工藝人員手冊》取等級為2級精度底面及側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 定位基準的選擇

正確選擇零件在加工中的定位基準，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構簡單等具體要求，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：公差等級為 IT6，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進行粗車—半精車—精車。Φ270mm外圓面：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進行粗車—半精車—精車。Φ230mm內孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2μm，需進行內孔粗車—內孔半精車—內孔精車。

軸套的側端加工面：表面粗糙度為Ra12.5μm，需進行粗車—半精車。

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

端面的Φ11的孔經劃線鉆孔。

4 軸套的使用和潤滑

剪板機采用分散潤滑，各潤滑點的油路必須暢通，根據各潤滑點的油量大小分別注有足夠的潤滑油，按潤滑油的牌號采用機械油，HJ30GB443-84及鈣基潤滑脂ZG-3GB491-87，對大齒輪與軸連接新加工鑄鐵套潤滑周期為8小時，采用油杯潤滑。通過現場的實際使用和對軸套、軸磨損情況的監視和測量，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2倍。因40Cr軸和40r的半圓鍵材質和硬度均遠遠高于鑄鐵，因此在材料革新后，并未對原有系統的使用安全造成影響。

5 結論

由于剪板機大齒輪本身較重，轉動慣量大，拆卸困難，為了減少拆卸次數決定對齒輪銅套改成鑄鐵套。即節約了維修成本，提高了軸套的使用壽命。經過現場改造后實踐運行，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，對成本高質軟的銅合金套進行替換；套與軸的配合保持不變，而對套與齒輪的配合由原有過盈配合改為過度配合并用螺栓進行連接。使對齒輪和軸套進行變得方便易行，也避免了反復對軸套進行捶打造成破損的情況。

此次軸套材料的革新達到了預期的效果，在保證機械原有性能不變的情況下，延長易損件的使用壽命，降低維修難度和減少現場工作的勞動強度的目的。

王迎迎］