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YJ17卷煙機蜘蛛手部套骨架油封漏油問題的研究

2011-04-21

作者：王志雄
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　　摘　要：本文分析了YJ17卷煙機蜘蛛手部套骨架油封漏油的原因，提出了油封密封部位零件軸徑表面的無螺旋線加工概念，并研究該類零件的設計、加工和檢測方法，探索出獨特的裝配工藝，以確保潤滑系統(tǒng)無灰塵和雜質(zhì)，從而達到提高骨架油封使用壽命的目的。
　　關鍵詞：蜘蛛手部套；設計；加工；檢測；裝配；用戶換油 
　　YJ17卷煙機是從德國HAUNI公司引進技術制造的一種高速卷煙機，它大量使用了骨架油封，密封效果較好。但該機型蜘蛛手部套共有24個骨架油封，內(nèi)裝1.2升潤滑油，工作時油溫達67℃，唇口溫度約120℃，潤滑油無循環(huán)冷卻和過濾，油封使用效果不易達到要求。該部套個別骨架油封在廠內(nèi)調(diào)試時發(fā)生過損壞，有的使用壽命無法達到設計要求，使用效果與進口設備相比尚存在差距。
　　為了解決蜘蛛手部套漏油問題，提高其使用壽命，確保產(chǎn)品質(zhì)量，我們經(jīng)過一年多的不懈努力，取得了比較好的效果。
　　一、原因分析 
　　1.工作原理 
　　骨架油封的內(nèi)徑小于軸徑，當油封裝在軸上之后，油封唇緣抱在軸徑上，當軸旋轉(zhuǎn)時，在唇緣和軸徑之間會形成彎月形的密封油膜，從而達到密封的目的。如果油膜被破壞，油封就會發(fā)生泄漏。
　　2.原因分析
　　原因分析魚翅圖如下：
　　3.要因確認 
　　為找到漏油的主要原因，我們對每一個因素進行了仔細分析。 
　?。?）通過對所有庫存骨架油封進行檢測，發(fā)現(xiàn)均不存在質(zhì)量問題，所以油封質(zhì)量問題可排除在外。 
　?。?）產(chǎn)品選用高質(zhì)量潤滑油，潤滑油質(zhì)量應該沒有問題。 
　?。?）通過對相關零件進行檢測，并與相關科技資料進行對照，發(fā)現(xiàn)零件設計存在缺陷，表面質(zhì)量有待提高。所以，零件質(zhì)量是漏油的主要原因之一。
　?。?）通過對蜘蛛手部套裝配過程進行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該部套是按常規(guī)方法進行裝配，過程中存在不少問題。所以裝配質(zhì)量是漏油的另一主要原因。
　　二、改進措施 
　　我們在實踐中按照PDCA循環(huán)科學思路，反復實驗，從設計、加工、檢測、裝配、標準5個方面進行規(guī)范，主要做了以下工作：
　　1.統(tǒng)一零件設計 
　?。?）無螺旋線表面
　　通過在實踐中反復摸索，我們發(fā)現(xiàn)軸徑表面有殘余螺旋線。其原因是精修砂輪時，砂輪作旋轉(zhuǎn)運動，修整器作軸向運動，修整器上金剛石的軌跡實際上是一條螺旋線，這就在砂輪表面形成了螺旋線。在進行零件加工的時候，砂輪就會在軸徑表面產(chǎn)生殘余螺旋線，這樣軸轉(zhuǎn)動時螺旋線就會刮傷密封面，從而影響骨架油封的使用壽命。與骨架油封相配合的軸徑表面應設計為無螺旋線表面（即去除螺旋線后的表面）。
　　（2）軸徑密封部位圖樣標注：
　?。?）軸向倒角 
　　與骨架油封的內(nèi)外圈有接觸的部位均應設計為合理的光滑過渡的倒角、倒圓。 
　　2.骨架油封密封部位軸徑表面的新加工工藝 
　　工藝路線為:車→淬火→粗磨→精磨→研磨。 
　　粗磨在普通外圓磨床上完成，加工時采用徑向進給，外圓尺寸留量0.10mm～0.12mm。 
　　精磨在高精度外圓磨床上完成，精修砂輪，加工時采用徑向進給，保證圖面粗糙度符合要求，外圓尺寸留研磨余量0.005mm。
　　研磨在普通車床上完成。我們同砂輪廠合作，專門設計了一種由樹脂和超細磨粒（300#）組成的具有研磨和拋光作用的研磨棒。加工時，工件旋轉(zhuǎn)，將研磨棒裝在刀架上，壓在工件上即可，一分鐘便可以消除螺旋線。
　　3.制訂零件檢測標準和方法 
　?。?）軸徑表面過于粗糙，可能在其穿過極薄的油膜表面時造成與密封唇口的干接觸，從而產(chǎn)生很大的磨損；而表面過于光滑則妨礙油膜在軸上濕潤和保存。實驗表明，面粗糙度大于Ra0.1時，就會發(fā)生泄露，表面粗糙度應控制在Ra0.25～0.5。
　?。?）軸徑表面無劃痕。表面任何劃痕都會刮傷油封，從而發(fā)生泄漏。 
　?。?）無螺旋線檢測。檢測裝置由變頻調(diào)速電動機驅(qū)動，工件裝在二頂針之間。檢驗工裝示意圖如下：
　　操作步驟：先在被檢測工件表面上涂上粘度較低的礦物油，再掛上蠶絲線和吊塊（重22克，圓錐形），吊塊重心位于工件的正下方。啟動設備時，先低速，后高速（150r/m）。蠶絲線如果呈無軸向移動，則說明該工件表面為無螺旋線表面。
　　4.改進裝配工藝 
　　改進常規(guī)裝配辦法，設計專用工位器具和專用工裝，確保油封密封處軸徑表面不劃傷、油封唇口不損壞、油封唇口位置正確；利用超聲波清洗零件，杜絕金屬微粒及灰塵進入箱體；本部套二次試車時換油，使初期劇烈磨損產(chǎn)生的微粒及時排出。
　　5．修改操作說明書 
　　潤滑油在使用過程中受到機械的摩擦作用產(chǎn)生熱量，加上攪動、剪切和空氣的侵入，使之慢慢氧化變質(zhì)，形成大量磨粒進入油封配合面，從而發(fā)生泄漏。為此，我們修改了PROTOS70操作說明書，要求新設備運行一個月后更換蜘蛛手部套潤滑油，以后每運行3個月更換一次潤滑油。
　　三、效果驗證 
　　我們設計了蜘蛛手部套模擬試車臺，對零件的設計、加工、檢測、換油環(huán)節(jié)進行驗證，發(fā)現(xiàn)改進后骨架油封的使用壽命可達6000h，完全可與進口設備相媲美。
　　我們把以上改進措施應用在產(chǎn)品上，效果十分理想。該設備在廠內(nèi)調(diào)試時無滲漏現(xiàn)象，用戶使用狀況良好。 
　　作者簡介：王志雄，常德煙機公司主管工程師，主要從事煙機工藝和工裝設計工作，先后發(fā)表過《磁性等高鐵》、《小孔徑軸承拔出器》等論文。