压力机蜗轮失效分析及提高寿命的方法

严 冬，花 涛

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710043）

压力机蜗轮失效分析及提高寿命的方法

严 冬，花 涛

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710043）

在大中型机械压力机中，滑块装模高度的调整通常通过蜗轮蜗杆机构实现。但由于使用不当或维护不到位等原因，经常导致蜗轮出现较大磨损直至失效。本文通过对压力机滑块蜗轮失效分析，找出蜗轮失效原因，采取必要的措施，显著提高蜗轮使用寿命。

机械压力机；滑块；蜗轮；蜗杆；失效；寿命

在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，零件数目较少，因而具有结构紧凑、传动比大、冲击载荷小、传动平稳、噪声低等特点,所以机械压力机滑块装模高度的调节通常采用蜗轮蜗杆结构。我公司具有两台250t闭式单点压力机，三台350t闭式单点压力机，蜗轮经常损坏。如图1所示。

图1 受损失效的蜗轮

1 蜗轮失效分析

1.1 润滑不到位

润滑对蜗轮蜗杆传动来说，具有特别重要的意义，因为当润滑不良时，传动效率将显著降低，且带来剧烈的磨损和产生胶合的危险，所以往往采用粘度大的矿物油进行良好的润滑，在润滑中还常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。

1.2 平衡器无气压或气压不足

在调整装模高度时，平衡器无气压或气压不足导致损坏。平衡器是压力机中最重要的部件之一，主要作用是平衡滑块、上模、导柱、连杆等重量。

以公司一台J31-250压力机为例，以右旋蜗杆为主动件，并沿图示方向旋转，蜗杆螺旋面上的受力情况如图2所示。设Fn为集中在作用于节点P处的法向载荷，其作用于法向截面Pabc内（图2a）。Fn可分解为三个相互垂直的分力，即圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa。显然，在蜗杆与蜗轮间，相互作用着Ft1与 Fa2、Fr1与 Fr2、Fa1与 Ft2这三对大小相等、方向相反的力，如图2b，假如平衡器无气压时，滑块重量约为：

图2 蜗杆传动受力分析

由图知Fa2=Ft1=63470N

式中：γ——蜗杆导程角，γ＝20°。

（1）计算蜗轮齿面接触应力

式中：Ft2——蜗轮分度圆上的圆周力，N；

m——蜗轮蜗杆模数：m=5；

d1——蜗杆分度圆直径，d1=60mm；

d2——蜗轮分度圆直径，d2=425mm；

x2——蜗轮变位系数，x2=0；

bm2——蜗轮平均齿宽，bm2≈0.45（d1+6m）mm；

Yz——蜗杆齿的齿形系数，查表得Yz＝0.666。

（2）蜗轮齿面接触疲劳极限

式中：K0——蜗轮与蜗杆的配对材料系数，查表得K0＝11.76；

fh——寿命系数，查表得fh＝1；

fn——度系数，查表得fn＝1.2；

fw——载荷系数，当载荷平稳时，fw=1。

（3）σH=16.7MP＞σHlim=14.11

由计算可得，当平衡器无气压，调整滑块装模高度时，蜗轮齿面接触应力大于蜗轮齿面接触疲劳极限值，此时会急剧加速蜗轮齿面磨损。

1.3 蜗轮蜗杆中心标高不在同一水平

当滑块更换蜗轮蜗杆后，由于安装积累误差、备件尺寸误差、测量误差等，蜗轮蜗杆安装中心标高不在同一水平上，导致蜗轮剧烈磨损，这也是蜗轮磨损的重要原因。

1.4 材料的影响

以公司的几台压力机为例，材料为耐磨铸铁（HT150,HT200）的蜗轮使用寿命为锡青铜蜗轮（ZCuSn10P1,ZCuSn5PbZn5）的 1/5～1/4，由此可见，蜗轮材料选用对其使用寿命具有重要影响。

2 结论

润滑、平衡器无气压或气压不足、安装误差、材料这四个因素对机械压力机滑块内部蜗轮寿命具有重要影响，所以在压力机安装、维护、使用中重点关注以上四点将大大增加蜗轮使用寿命。

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Failure analysis of turbine for press and improvement way of work life

YAN Dong,HUA Tao
（Shaanxi Heavy Automobile Co.,Ltd.,Xi'an 710043,Shaanxi China）

By analysis of failure for ram turbine in press,the reasons have been found out.The necessary measures have been adopted to obviously improve the life of the turbine.

Slider;Turbine;Worm

TG315.5

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.04.008

1672-0121（2017）04-0028-02

2017-03-01；

2017-05-06

严 冬（1986-），男，助工，从事锻压设备维修、改造工作。E-mail：741890856@qq.com