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）

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）

0 概述

我单位使用的 Q11-20×2000剪板机可剪最大板厚：20mm；可剪最大板宽2000mm；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，并现场进行实践应用。

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，将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Q11-20×2000剪板机，传动齿轮受力不均匀，一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30°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、影响产品质量等一系列危害，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。一般我厂剪板机大齿轮内镶铜套的使用寿命为一年半，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达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，有一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。借鉴一般泵的轴采用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，表面粗糙度越小，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3±0.8mm。

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，满足定位可靠且精度高、方便定位、方便加工、方便装夹并使夹具结构简单等具体要求，才能确保零件的加工余量。

3.2.2 确定各加工表面的加工方案

本零件的加工表面有外圆、内孔、端面等，材料为HT150。其加工方法选择如下：

Φ330mm外圆面：公差等级为 IT6，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行粗车—半精车—精车。Φ270mm外圆面：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行粗车—半精车—精车。Φ230mm内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2μm，需进行内孔粗车—内孔半精车—内孔精车。

轴套的侧端加工面：表面粗糙度为Ra12.5μm，需进行粗车—半精车。

轴套两端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为Ra12.5μm，经半精车即可。

端面的Φ11的孔经划线钻孔。

4 轴套的使用和润滑

剪板机采用分散润滑，各润滑点的油路必须畅通，根据各润滑点的油量大小分别注有足够的润滑油，按润滑油的牌号采用机械油，HJ30GB443-84及钙基润滑脂ZG-3GB491-87，对大齿轮与轴连接新加工铸铁套润滑周期为8小时，采用油杯润滑。通过现场的实际使用和对轴套、轴磨损情况的监视和测量，铸铁套较原有ZQSn6-6-3铜合金套成本降低约3倍，但使用周期却延长2倍。因40Cr轴和40r的半圆键材质和硬度均远远高于铸铁，因此在材料革新后，并未对原有系统的使用安全造成影响。

5 结论

由于剪板机大齿轮本身较重，转动惯量大，拆卸困难，为了减少拆卸次数决定对齿轮铜套改成铸铁套。即节约了维修成本，提高了轴套的使用寿命。经过现场改造后实践运行，取得了比较好的成果。利用铸铁的耐磨性和具有一定的吸震能力，对成本高质软的铜合金套进行替换；套与轴的配合保持不变，而对套与齿轮的配合由原有过盈配合改为过度配合并用螺栓进行连接。使对齿轮和轴套进行变得方便易行，也避免了反复对轴套进行捶打造成破损的情况。

此次轴套材料的革新达到了预期的效果，在保证机械原有性能不变的情况下，延长易损件的使用寿命，降低维修难度和减少现场工作的劳动强度的目的。

王迎迎］