BZT300型轉鼓擠漿機的裝配工藝改進

魏秋紅，鄭友益

（河南理工大學機械工程學院，河南 焦作 454003）

1 擠漿機及擠壓輥簡介

BZT300擠漿機結構主要由機架、散漿輥、多隔倉轉鼓、擠壓輥、主壓輥、落料輥、漲緊輥、刮刀、網帶等組成。其工作過程是輸送到進漿口的漿液由散漿輥將其均布于網帶上，隨著轉鼓帶動網帶轉動，讓漿液逐步與擠壓輥接觸，且壓力逐級加大。擠壓后的漿餅經落料輥和刮刀配合，使其進入下一工序。擠壓輥的結構包括軸頭、腹板、軸管、包膠層四部分。軸頭與腹板焊接后，再與軸管焊接，最后在軸管外部包20mm厚度的天然橡膠。實際使用中發現軸頭與腹板焊接處最容易斷裂，嚴重影響生產加工。文章針對擠壓輥軸頭在運行3500h左右的突然斷裂，提出對軸頭組件的結構及裝配工藝改進。

2 軸頭斷裂原因剖析

擠壓輥所受壓力為50～60 kN，因設計時考慮成本等問題，將軸頭與腹板進行焊接裝配，軸頭采用45鋼調質處理。經過前期的有限元分析校核（軸頭與腹板的焊接位置應力集中達到235 MPa＜σs355 MPa）和金相組織觀察發現，焊接后的高溫對于軸頭焊接處的調質組織產生破壞，焊接熱影響區使焊縫產生裂紋和應力集中，用戶為了獲得較大的漿餅干度，往往在擠壓輥上施加上限的壓力，最終導致疲勞加劇，壽命縮短，從而出現了文中所提到的突然斷裂現象。

3 軸頭結構及裝配工藝的改進

3.1 加大軸頭安全系數

原來設計的軸頭焊接處直徑為90mm，雖能滿足使用要求，但設計中忽略了擠壓輥長期工作在極限壓力下的現狀，且焊接高溫對軸頭調質材料產生了破壞，導致安全系數降低，使用壽命縮短。基于以上原因，現對軸頭的直徑加大至120mm，提高安全系數，如圖1所示。

3.2 軸頭與軸管裝配工藝的改進

由于焊接高溫破壞了45鋼調質后的微觀組織，削弱軸的承載能力，降低了軸的強度。因此，改變以往的軸頭與腹板的焊接處理，改用軸頭與軸套的熱裝工藝，進而解決軸頭斷裂的問題。

圖1 改進后的軸頭尺寸

擠壓輥總裝時，首先將軸套加熱至250～300°，與軸頭進行熱裝，熱裝過程中傳給軸頭的熱量遠遠比焊接時的溫度低，不至于對軸的連接處的組織產生破壞。然后將軸管加熱至250～300°，將軸頭組件與軸管進行熱裝，這時溫度對軸頭的影響更小，從而有效防止軸的調質組織被破壞，可保證軸的設計強度，延長使用壽命。

改用熱裝工藝后的軸頭組件的裝配工序如下：

軸和套配合面精加工、軸、套的其余尺寸粗加工→軸頭調質→軸頭與軸套熱裝→熱裝后一夾一頂將軸套外圓精加工至配合尺寸。

各工序簡圖如圖2所示：

圖2 改進后的軸頭組件加工裝配工序簡圖

4 結語

通過對擠壓輥軸頭斷裂的分析，將軸頭尺寸及裝配工藝進行改進，緩解了擠壓輥長期處于上限壓力軸頭安全系數不足的問題；同時改變原來軸頭組件的裝配工藝，避免焊接時高溫對調質軸的組織破壞，解決了生產實際難題。