降低空压机设计成本的途径探讨

2014-03-31战善坤

中国高新技术企业 2014年3期

战善坤

摘要：伴随着不可再生能源的大量使用，各种原材料的价格将会大幅增加，而用户要求产品物美价廉并不断追求降价的期望，这就对设计者提出了如何在保证产品性能和可靠性的基础上来降低产品的设计成本的课题。根据形势的发展和观念的转变，改变原有的设计思路来降低产品成本成为可能。

关键词：空压机；机械设计；降低成本

中图分类号：TH457 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0059-02

1 降低曲轴端面和曲轴箱端面间的摩擦力

在直联式空压机上，曲轴前端采用齿轮传动方式，而齿轮有直齿和斜齿之分，而采用斜齿传动时将在轴向产生一个轴向力，为了保证设计出的产品可以长期正常可靠运行，通常将曲轴与曲轴箱相接触而出现摩擦的位置设计一个止推垫圈来降低曲轴端面和曲轴箱端面间的摩擦力。

这是一个完全正确的设计，没有再讨论的必要。可是我们大家想一想，增加一个零件就会增加成本。那有没有别的结构来代替止推垫圈的设计呢？

在《机械设计手册》第一册关于材料的滑动摩擦系数中介绍：钢与青铜间在无润滑剂时的滑动摩擦系数为0.15，在有润滑剂时的滑动摩擦系数为0.1～0.15；钢与铸铁间在无润滑剂时的滑动摩擦系数为0.18，在有润滑剂时的滑动摩擦系数为0.05～0.15。从以上数据可看出，在有润滑剂存在的情况下，钢与铸铁间的摩擦副优于钢与青铜间的摩擦副。而在设计时该处是有强制润滑的，这就为改进设计提供了有力的理论基础。

现在看止推挡圈的结构，为了润滑其上面开了2个方槽用于润滑，可以参照这一原理在曲轴箱设计时将与曲轴相摩擦的端面采用铸造的方式铸出3个宽为4mm，高为2mm的润滑油槽，其作用同止推挡圈上的方槽相同，可以达到相同的润滑作用。

这样改进后可降低的成本包括：（1）节省一个止推挡圈，价格为2.52元；（2）曲轴箱加工时减少了两道工序（安装止推挡圈孔和钻半孔）；（3）轴套孔部位的铸铁用量减少。

2 可维修性问题

随着时代的发展，设计者的观念也应改变。过去由于用户经济实力不行，设计者在设计时要考虑产品的可维修性问题。现在用户经济实力增强了，在空压机使用出现问题时，不是更换个别零件，而是采用整体更换空压机的方式来进行维修的。为此，设计者可根据实际情况在设计时不考虑产品的可维修性问题，从而可显著降低产品的成本。

改进前的结构图：为了满足设计要求，我们用曲轴箱、0形圈、螺栓和垫圈、后盖、回油接头、铜密封垫圈这些零件的组合来达到进油和回油的功能，而设计的目的也就是保证进油和回油的通畅。同时由于是通过组合来完成的功能，还有可能存在由于装配不当而出现漏油的质量隐患。

再看改进后的结构图：将上述零件通过铸造的方式结合在一起，减少了零件数量，减少了加工工序。同时由于曲轴箱在生产过程中要进行打压试验，可以从根本上杜绝漏油问题。而改后的曲轴箱在加工方面并没有增加加工难度。

上述改进可节约的成本确是相当可观的：（1）回油接头为2.8元；（2）铜密封垫圈为0.66元；（3）后端盖为3.4元；（4）0型圈为0.5元；（5）4个M8x20螺栓为0.68元；（6）4个弹簧垫圈为0.06元。以上零件价值共计8.1元。

3 螺栓连接结构设计

产品设计时，对不用的孔面往往采用垫片加盖板通过螺栓连接的结构进行设计。

分析改进前的后端结构：可以看出为了封堵后端面需要后垫片、后盖、φ8平垫圈、M8×20螺栓共计四种零件才能完成其设计功能。该结构由于存在螺纹装配关系，在某些震动情况下有可能还出现松动和泄露问题。

改变设计方法，看看改进后的后端结构：新结构仅仅用了一个后堵盖与曲轴箱的过盈装配就能够达到我们的设计意图，而且不存在螺纹松动而出现的泄露隐患。另一方面还可以降低生产成本。

上述改进可节约的成本确是相当可观的。原结构的零件价值：（1）后盖垫为0.41元；（2）后盖为3元；（3）4个φ8平垫圈为0.07元；（4）4个M8x20螺栓为0.68元。以上零件价值共计4.16元。而新结构的后堵盖为0.6元，两者光零件价值就节约3.56元。