改進真空回潮機主傳動軸銅套結(jié)構(gòu)

田明航，楊孝春

（深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東深圳 518109）

改進真空回潮機主傳動軸銅套結(jié)構(gòu)

田明航，楊孝春

（深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，廣東深圳 518109）

分析真空回潮機主傳動軸銅套磨損原因，確定潤滑不良是導(dǎo)致銅套更換頻次高的主要原因。比較兩種銅套自潤滑方案，確定“穿孔式”自潤滑銅套方案，并對“穿孔式”自潤滑銅套進行結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析，利用有限元分析軟件校核改進后銅套的結(jié)構(gòu)強度，選取合適的潤滑脂并進行效果驗證。

銅套；自潤滑；穿孔式；有限元；結(jié)構(gòu)強度

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.37

0 引言

真空回潮機是片煙處理的第一道工序，主要功能是回透煙葉，提高煙葉的溫度、水分，使煙葉變得柔軟、松散，提高其柔韌性及耐加工性。利用高溫殺死煙葉中的煙蟲及蟲卵，還可除去煙葉中的青雜氣，同時改善煙葉的色澤。真空回潮機傳動鏈條及傳動軸位于真空機箱體內(nèi)部，工作中伴有高溫、高濕及負壓，環(huán)境極其惡劣，重達3.6 t的物料通過傳動鏈條輸送至真空箱體內(nèi)部，傳動系統(tǒng)負荷較大。2016年上半年真空回潮機維修記錄（圖1）顯示，70%為銅套磨損故障，銅套1～2周更換一次。

圖1 真空回潮機2016年上半年故障分布

1 銅套磨損原因分析

銅套主要應(yīng)用在低速、重載、機械負荷沖擊較大的地方，它是滑動和轉(zhuǎn)動機械使用的一種減少摩擦、同時又傳遞推力和起到支撐固定作用的部件，用在回轉(zhuǎn)部位常稱作滑動軸承。銅套本身質(zhì)地較軟，傳動軸旋轉(zhuǎn)時首先磨損銅套，對傳動軸起到保護作用。真空回潮機鏈式傳動系統(tǒng)不但低速、動載荷大，且內(nèi)部伴有高溫、高濕及負壓，銅套內(nèi)表面填充的潤滑油在惡劣工況下快速消耗，常使軸與銅套間形成干摩狀態(tài)，加速銅套的磨損（圖2）。銅套潤滑良好，才能延長銅套使用壽命。

2 銅套潤滑方式的分析與確定

真空機鏈式輸送傳動系統(tǒng)銅套安裝在軸承座內(nèi)，銅套外圈與軸承座為過盈配合，軸穿入銅套內(nèi)，軸與銅套內(nèi)孔為間隙配合。在惡劣工況下，很難使用外部裝置輔助加油潤滑，真空機主傳動自帶一潤滑油杯，不能很好地實現(xiàn)相關(guān)部件的潤滑。因此，銅套的潤滑只能通過本身自潤滑方式解決。初選兩種自潤滑方式，分別為穿孔式和V槽式。

2.1 穿孔式自潤滑銅套

穿孔式自潤滑銅套，即在銅套側(cè)壁鉆若干錯開排列的孔（圖3），潤滑油儲存在孔內(nèi)，軸轉(zhuǎn)動時，儲存在孔內(nèi)的潤滑油均勻涂抹在軸的表面，使軸與銅套之間形成油膜，軸與銅套不發(fā)生直接接觸，以延長銅套的使用壽命。

圖2 銅套磨損狀態(tài)

2.2 V槽式自潤滑銅套

V槽式自潤滑銅套是在銅套內(nèi)表面沿環(huán)向開數(shù)排V形槽（圖4），潤滑油儲存在V形槽內(nèi)部，軸轉(zhuǎn)動時，V形槽內(nèi)的潤滑油涂抹在軸的表面，但遠離V形槽的軸表面接觸潤滑油的概率會有所下降，甚至可能無法得到正常潤滑。

通過分析對比兩種自潤滑銅套，確認穿孔式銅套潤滑油能比較均勻地接觸到軸表面，而V槽式可能存在潤滑盲區(qū)。從加工難易度考慮，穿孔式銅套易于加工，而V槽式則相對困難，銅套屬于易損件，易加工性，能提高效率，降低備件成本，因此穿孔式銅套明顯優(yōu)于V槽式。

3 穿孔式自潤滑銅套結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析

穿孔式自潤滑銅套即在原有銅套的基礎(chǔ)上鉆上若干個孔，孔內(nèi)部儲存潤滑油。孔的大小及排列有一定要求，即要保證銅套內(nèi)部儲存足夠的潤滑油，也必須保證銅套的結(jié)構(gòu)強度不受影響。假設(shè)銅套鉆孔的半徑為R，孔數(shù)為n，銅套壁厚為t，鉆孔前銅套內(nèi)圈面積為S，鉆孔后銅套內(nèi)圈損失的面積為S1，假定銅套內(nèi)圈受力均勻為F，壓強為P，則儲油量用近似值用公式（1）表示；銅套內(nèi)圈損失面積近似值用公式（2）表示；銅套內(nèi)圈單位面積所承受的壓強用公式（3）表示。

由公式（1）和（3）得公式（4）。

由公式（4）可知，穿孔式自潤滑銅套的儲油量與銅套單位面積所承受的壓強成反比，即增加鉆孔數(shù)量，銅套結(jié)構(gòu)強度降低。

為保證銅套結(jié)構(gòu)強度的穩(wěn)定性，穿孔的分布采用軸對稱式，即穿孔的排列沿銅套軸向?qū)ΨQ，同時，為保證旋轉(zhuǎn)軸潤滑的均勻性，穿孔錯開排列，實際加工中鉆頭有規(guī)定的尺寸，為保障加工的方便性，結(jié)合銅套本身結(jié)構(gòu)尺寸，對銅套鉆孔采用3—2—3排列，3孔4對，2孔4對，且軸對稱，鉆孔直徑5 mm，見圖3。結(jié)合公式（1）及圖3可知，改進后穿孔式自潤滑銅套儲油量1962.5 mm3。

為確認改進后銅套的結(jié)構(gòu)強度不受影響，利用有限元分析軟件對改進前后銅套進行模擬分析，如圖5所示，改進前后銅套應(yīng)力應(yīng)變分布未發(fā)生較大改變，滿足強度要求。

4 潤滑脂的選擇

根據(jù)銅套的使用環(huán)境及低速重載的運行狀態(tài)，查閱相關(guān)潤滑手冊及資料，確定選用紅鉬超PREMALUBE RED（高溫復(fù)合鋁基潤滑脂）作為潤滑脂。紅鉬超潤滑脂具有極好的熱可逆特性，優(yōu)良的耐高溫特性，突出的抗擠壓特性，出色的抗磨損保護和良好的耐水性。

圖3 穿孔式自潤滑銅套

圖4 V槽式自潤滑銅套

圖5 改進前后銅套應(yīng)力應(yīng)變分布

5 改進效果

改進后，2016年7月至2017年3月真空回潮機維修記錄顯示，真空機主傳動軸銅套更換周期由改進前的1～2周延長至2個月左右，延長了真空回潮機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)時間。

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〔編輯 李 波〕