往復泵傳動銷故障分析及改進研究
2010-12-31 00:00:00李蛟
現代商貿工業 2010年13期
摘要:在往復泵撥叉與連桿處的傳動銷頻繁發生斷裂破壞和磨損的現象(傳動銷的使用平均壽命僅有一星期)，通過對往復泵傳動銷頻繁斷裂的原因進行分析，工作受力特征和裝配關系的描述，認為原傳動銷的結構不甚合理。經改進后的傳動銷，使用壽命明顯延長了，無發生斷裂現象，達到原平均壽命的8倍。
關鍵詞:傳動銷;斷裂;應力;結構
中圖分類號:TB
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)13-0350-01
1 往復泵傳動銷基本情況
往復泵的傳動銷整體結構為細長的大小徑階梯式。柱銷在往復運動過程中，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、壓交變應力。而對這種交變應力連續作用最為敏感的正是那小徑和大徑過渡處，即所謂應力集中部位。事實上，從使用該泵柱銷失效記錄中發現，斷裂，現象全部發生在這一部位。因此，改變這一部位的結構勢在必行，擬從增加強度、克服或減小應力集中考慮改進。傳動銷在往復運動過程中，由于受到撥叉拉力、剪切力和撥叉接觸面的摩擦力作用，傳動銷小徑的磨損嚴重。
2 往復泵傳動銷故障分析
關于往復泵傳動銷故障，筆者首先認為可能是傳動銷選用的材料不合適(材料為45號鋼)。強度達不到工作需要的許用應力，所以對原損壞的傳動銷進行了分析，而后發現原傳動銷的許用應力為:
[σ]=σsns=353 MPa1.8=196.11MPa
其中:σs，45號鋼屈服強度.ns，安全系數數值取ns=1.8
然后又對往復泵對傳動銷的壓力進行了分析結果發現其對傳動銷的應力小于45號鋼的許用應力[σ]45鋼=353MPa。這說明傳動銷選用的材料完全適合。所以傳動銷的材料完全沒有問題。所以只有傳動銷的結構存在問題。而結構合理的傳動銷設計要求:
(1)能便于安裝;
(2)原裝配位置不能改變;
(3)使用壽命長。
以往使用的傳動銷大小徑的連接處為直角聯接，大量的試驗結果和理論表明等截面直桿受到軸向的拉伸或壓縮時，橫截面上的應力是均勻分布的。有時根據需要有些零件尺寸突然改變的截面面上應力并不是均勻分布的，在突然改變尺寸的附近區域內，應力將急劇增加。設在發生應力集中的截面上的最大應力為σmax，同一截面上的平均應力為:σ則比值K=σmaxσ稱為理論應力集中系數，它反映了應力集中的程度，是一個大于1的系數:試驗表明截面尺寸改變的越急劇，應力集中的就越嚴重。傳動銷小徑處的應力為:σ=NA=834N25×10-3=33720Pa當傳動柱銷小徑與大徑連接為直角時連接處的應力為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)，由此可見應力是多么大。
3 往復泵傳動銷改進措施
根據傳動柱銷的失效原因，筆者有針對性地從以下幾個方面進行了技術改造:第一，斷裂破壞的處理。將傳動柱銷小徑與大徑連接處由直角改為圓弧狀連接(半徑為3mm)。傳動柱銷小徑受到的應力不變，改進后的傳動柱銷小徑與大徑連接處應力為:σ=NA=843N25×10-3+3/4π12.5×10-3=15176Pa。從這就可以看出應力集中已經大為改善了，這樣就解決了應力集中的問題，從而消除了傳動柱銷斷裂破壞現象;第二，磨損的現象的處理。解決傳動柱銷小徑處磨損嚴重問題，首先將傳動柱銷小徑處加粗5mm，同時將與傳動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動。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滑動，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重，這時僅需要換一個鋼套即可，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，又能簡化往復泵的日常維護。
4 結語
改進傳動柱銷結構的實踐表明，它具有如下優點:
(1)傳動柱銷由大小徑連接處為直角改為圓弧狀連接，其應力集中大大減緩，傳動銷壽命得到提高，徹底消除傳動柱銷斷裂破壞現象。
(2)合理控制傳動柱銷小徑處與鋼套間的間隙，大大減小摩擦提高傳動銷的使用率。通過對焦化車間B-13/1.2往復泵傳動柱銷結構的合理改進，提高了柱銷的壽命，使之在長時間內仍能穩定工作。原來每星期都要換一根柱銷既增加了設備成本又對維修人員的安全造成了一定的傷害.在改進之后傳動柱銷平均兩個月只需換一次鋼套大大的降低了設備維護和維修費用，保證了裝置的連續穩定生產和維修人員的安全。
參考文獻
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