壓力機蝸輪失效分析及提高壽命的方法

嚴 冬，花 濤

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710043）

壓力機蝸輪失效分析及提高壽命的方法

嚴 冬，花 濤

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710043）

在大中型機械壓力機中，滑塊裝模高度的調整通常通過蝸輪蝸桿機構實現。但由于使用不當或維護不到位等原因，經常導致蝸輪出現較大磨損直至失效。本文通過對壓力機滑塊蝸輪失效分析，找出蝸輪失效原因，采取必要的措施，顯著提高蝸輪使用壽命。

機械壓力機；滑塊；蝸輪；蝸桿；失效；壽命

在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，零件數目較少，因而具有結構緊湊、傳動比大、沖擊載荷小、傳動平穩、噪聲低等特點,所以機械壓力機滑塊裝模高度的調節通常采用蝸輪蝸桿結構。我公司具有兩臺250t閉式單點壓力機，三臺350t閉式單點壓力機，蝸輪經常損壞。如圖1所示。

圖1 受損失效的蝸輪

1 蝸輪失效分析

1.1 潤滑不到位

潤滑對蝸輪蝸桿傳動來說，具有特別重要的意義，因為當潤滑不良時，傳動效率將顯著降低，且帶來劇烈的磨損和產生膠合的危險，所以往往采用粘度大的礦物油進行良好的潤滑，在潤滑中還常加入添加劑，使其提高抗膠合能力。

1.2 平衡器無氣壓或氣壓不足

在調整裝模高度時，平衡器無氣壓或氣壓不足導致損壞。平衡器是壓力機中最重要的部件之一，主要作用是平衡滑塊、上模、導柱、連桿等重量。

以公司一臺J31-250壓力機為例，以右旋蝸桿為主動件，并沿圖示方向旋轉，蝸桿螺旋面上的受力情況如圖2所示。設Fn為集中在作用于節點P處的法向載荷，其作用于法向截面Pabc內（圖2a）。Fn可分解為三個相互垂直的分力，即圓周力Ft、徑向力Fr和軸向力Fa。顯然，在蝸桿與蝸輪間，相互作用著Ft1與 Fa2、Fr1與 Fr2、Fa1與 Ft2這三對大小相等、方向相反的力，如圖2b，假如平衡器無氣壓時，滑塊重量約為：

圖2 蝸桿傳動受力分析

由圖知Fa2=Ft1=63470N

式中：γ——蝸桿導程角，γ＝20°。

（1）計算蝸輪齒面接觸應力

式中：Ft2——蝸輪分度圓上的圓周力，N；

m——蝸輪蝸桿模數：m=5；

d1——蝸桿分度圓直徑，d1=60mm；

d2——蝸輪分度圓直徑，d2=425mm；

x2——蝸輪變位系數，x2=0；

bm2——蝸輪平均齒寬，bm2≈0.45（d1+6m）mm；

Yz——蝸桿齒的齒形系數，查表得Yz＝0.666。

（2）蝸輪齒面接觸疲勞極限

式中：K0——蝸輪與蝸桿的配對材料系數，查表得K0＝11.76；

fh——壽命系數，查表得fh＝1；

fn——度系數，查表得fn＝1.2；

fw——載荷系數，當載荷平穩時，fw=1。

（3）σH=16.7MP＞σHlim=14.11

由計算可得，當平衡器無氣壓，調整滑塊裝模高度時，蝸輪齒面接觸應力大于蝸輪齒面接觸疲勞極限值，此時會急劇加速蝸輪齒面磨損。

1.3 蝸輪蝸桿中心標高不在同一水平

當滑塊更換蝸輪蝸桿后，由于安裝積累誤差、備件尺寸誤差、測量誤差等，蝸輪蝸桿安裝中心標高不在同一水平上，導致蝸輪劇烈磨損，這也是蝸輪磨損的重要原因。

1.4 材料的影響

以公司的幾臺壓力機為例，材料為耐磨鑄鐵（HT150,HT200）的蝸輪使用壽命為錫青銅蝸輪（ZCuSn10P1,ZCuSn5PbZn5）的 1/5～1/4，由此可見，蝸輪材料選用對其使用壽命具有重要影響。

2 結論

潤滑、平衡器無氣壓或氣壓不足、安裝誤差、材料這四個因素對機械壓力機滑塊內部蝸輪壽命具有重要影響，所以在壓力機安裝、維護、使用中重點關注以上四點將大大增加蝸輪使用壽命。

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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

嚴 冬（1986-），男，助工，從事鍛壓設備維修、改造工作。E-mail：741890856@qq.com