卸荷套在曲柄壓力機中的作用分析

龔立巍，袁佳駿，許 楠，陳春童

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225127）

曲柄壓力機按照設計可以分為下列幾部分：機身部件、傳動部件、離合器部件、滑塊部件、平衡缸部件、氣墊部件、操縱部件、潤滑部件、氣路部件、電路部件等。機身是壓力機的主要承載零件。傳動是將電機的電能通過飛輪、齒輪傳動副將電能轉變成上下往復運動的機械能。離合器部件，通過離合器將動力傳遞到飛輪或齒輪副上。滑塊部件，連桿套在曲軸上進行上下往復運動，平衡缸部件，由壓縮空氣進入平衡缸內產生向上的托力，將滑塊運行時產生的慣量克服，使運行更平衡。氣墊部件一般是拉伸時壓邊用或退料用。潤滑部件，通過潤滑泵和油路將潤滑油打到各運動副形成潤滑。氣路部件，由壓縮空氣進入到相應的儲氣罐，并能過控制閥進入離合器、氣墊等用氣的零件中。電路部件，壓力機的電控系統，控制壓力電機及相應動作、離合等功能。壓力機啟動后，電動機和起蓄能作用的飛輪是在一直不停地旋轉著，每當滑塊需要運動時，則離合器結合，主動部分的飛輪通過離合器使從動部分零件（如齒輪軸、齒輪、曲軸、滑塊等）得到運動并傳遞工作時所必要的扭矩；當滑塊需要停止至所需位置上，則是離合器脫開，主動部分的飛輪與從動部分零件即不發生聯系，因而不能再傳遞運動和扭矩。但是從動部分；零件還蓄有一定的動能，會使曲軸繼續旋轉，因而需要制動器在一個較短的時間內吸收從動部分零件的動能，使滑塊停止在所需位置；在曲柄式壓力機中飛輪與齒輪軸的轉動少不了卸荷套這個載體。

如圖1 所示為離合器部分簡圖，卸荷套的安裝位置很好地說明了其作用，設計優化前的卸荷套與機身體之間的配合公差為H7/h6，但是隨著運動時間的推移，卸荷套與機身體配合公差會導致卸荷套有串動的跡象并有增大間隙的誘因，嚴重的會導致卸荷套四個支撐面固定螺釘斷裂，而維修更換螺釘就需要耗費大量的人力物力，所以在優化設計后減小了配合公差，使卸荷套外孔尺寸與機身體孔尺寸公差縮小至0.02mm～0.04mm，再經過現場實踐對比證明，卸荷套跳動明顯減小，因而達到了增強卸荷套使用壽命的目的。

圖1 離合器結構示意圖

機床長時間在高頻率單次下使用（離合器結合和制動瞬間產生的沖擊載荷非常大），制動時離合器的關節軸承承受全部的制動扭矩，在分離和制動的交替過程中，關節軸承長期承受與制動扭矩等值的交變沖擊力，這個交變沖擊力是離合器及其相關部位很多故障失效的主因。如圖2 所示為圓形關節軸承，圖3 為方形關節軸承。由圖可見，關節軸承在初開始安裝時為理想間隙配合，交變沖擊力作用隨著時間的推移使間隙越來越大，至一定程度后離合器耳板處會產生異響直至碎裂。結論：在關節軸承發生異響后應及時更換。

圖2 圓形關節軸承

圖3 方形關節軸承

繼續使用后，由于內孔為方形的關節軸承和內孔為圓形的關節軸承的間隙不一致（方形間隙大），會直接導致離合器兩個制動臂之間受力不均，導致不平衡力矩的形成。這種不平衡力矩最初可能會造成離合器關節軸承碎裂，再繼續使用后可能會使卸荷套螺釘受力狀況改變：將原卸荷套四顆螺釘均衡受力變成了不均勻受力，導致個別螺釘受力變大最終形成疲勞失效，繼而造成其余螺釘相繼損傷失效。

以龍門400 沖床為例說明。如圖1 所示，左視圖上為優化前卸荷套固定螺釘：4 顆內六角圓柱頭螺釘M16×90/8.8 級GB/T70.1-2000,經查文獻[1]，此螺釘的保證載荷為91000N/顆，四顆為364000N；離合器氣缸缸徑720mm；計算得離合器時氣缸的推力為196740N＜364000N。4 顆卸荷套螺釘有足夠的強度保證了離合器制動時傳遞到卸荷套的推力不至于引發卸荷套螺釘斷裂。

客戶現場原有機床上卸荷套螺釘滿足使用要求，但是因其他因素而導致螺釘斷裂，就需要拆后罩、離合器、飛輪等進行維修，十分復雜。根據現場現狀為了增強卸荷套使用壽命，因受卸荷套固定孔及機身安裝貼合面的限制，只有將原機身安裝貼合面上M16 螺孔加大至M20，并將螺釘等級同步更改為12.9 級來解決問題，經現場驗證，達到了目的。

為了從根源上解決問題，內部采用優化卸荷套安裝面，如圖4 所示；增大了卸荷套與機身的貼合面，如圖5 所示，增加了螺釘數量及大小，并實際運用到各個產品上，徹底解決了因卸荷套原因造成的沖床停機，取得了很好的實用效果。

圖4 優化卸荷套安裝面