羅相文

（廣東新會(huì)中集集裝箱有限公司，廣東江門 529144）

0 前言

筆者公司一臺(tái)Q11Q-4*3000型氣動(dòng)離合剪板機(jī)（可剪切板厚≤4mmQ235鋼板）傳動(dòng)曲軸軸頭發(fā)生斷裂。該剪板機(jī)為公司生產(chǎn)集裝箱頂板的主力機(jī)床，將嚴(yán)重影響到生產(chǎn)，需立即對(duì)該剪板機(jī)曲軸斷裂事故進(jìn)行原因分析并確定最快的修復(fù)方案。

圖1 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

1 問題提出

該氣動(dòng)離合剪板機(jī)是通過氣動(dòng)離合器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的切斷與傳遞，主要?jiǎng)恿鲃?dòng)路線如下：11 kW電機(jī)→皮帶輪→KB0500氣動(dòng)離合器→小齒輪→大齒輪→曲軸→刀架。該機(jī)屬于薄板剪板機(jī)，能剪切的載荷較小。當(dāng)剪板機(jī)過載時(shí)，氣動(dòng)離合器摩擦片可打滑，起到過載保護(hù)作用。該設(shè)備具有剪板速度快、輕巧的優(yōu)良特點(diǎn)。非常適用于自動(dòng)化生產(chǎn)線場(chǎng)合。該剪床傳動(dòng)如圖1所示。

本次斷裂的部位即圖1中的曲軸5左側(cè)軸頭斷裂。曲軸總長(zhǎng)度達(dá)到3 537 mm，斷裂的實(shí)物圖片如圖2、圖3所示。

圖2 曲軸斷裂位置

圖3 曲軸整體

2 曲軸斷裂原因分析

拆卸檢查驅(qū)動(dòng)曲軸的大齒輪6（圖1示）內(nèi)孔磨損，圖片分析如圖4、圖5所示。

綜合以上信息，曲軸斷裂的原因可推斷為：大齒輪內(nèi)孔磨損后，曲軸與大齒輪內(nèi)孔配合不緊，受力不均，從而產(chǎn)生疲勞裂紋，最終扭轉(zhuǎn)斷裂。

圖4 斷面圖

圖5 斷裂部位

3 維修方案分析比較

針對(duì)以上分析結(jié)論，提出以下解決方案[1]。

（1）大齒輪內(nèi)孔維修采用鑲套修復(fù)，內(nèi)孔與曲軸采取過渡配合，方便安裝。修復(fù)后可避免曲軸受沖擊。較容易，在此不作詳細(xì)介紹。

（2）針對(duì)曲軸的維修，比較了兩種修復(fù)方案。一種方案是采購(gòu)新的曲軸。但經(jīng)過咨詢廠家，得知生產(chǎn)該設(shè)備的廠家已倒閉，曲軸無(wú)圖紙。即便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪了圖紙，加工曲軸的周期也較長(zhǎng)（預(yù)計(jì)20-30天），完全不能滿足公司生產(chǎn)使用需要，會(huì)造成生產(chǎn)線全面停產(chǎn)的被動(dòng)局面。因此否決該方案。另一種方案是鑲軸后焊接修復(fù)曲軸，如圖6所示，修復(fù)方案順序?yàn)椋很囍戚S頭零件→車去曲軸左側(cè)→曲軸左側(cè)上車床鉆孔車牙→軸頭零件旋入原曲軸牙中→手工電弧焊接軸頭零件與曲軸接合部位→車削焊疤、校準(zhǔn)。預(yù)計(jì)2天可修復(fù)，如此，可避免停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，經(jīng)過商定后，曲軸維修決定采用該方案。

圖6 曲軸修復(fù)方案

4 維修方案實(shí)施

該方案的實(shí)施難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）車床鉆曲軸左側(cè)孔時(shí)，需要進(jìn)行嚴(yán)格的對(duì)中；（2）焊接軸頭零件時(shí)，需要嚴(yán)格控制好焊接工藝，防止產(chǎn)生裂紋，若產(chǎn)生嚴(yán)重的焊接裂紋，曲軸將報(bào)廢，造成的損失不可估量。以下就維修方案實(shí)施作詳細(xì)說(shuō)明。

4.1 車制軸頭零件

如圖7所示，車制軸頭零件注意的是[2]：（1）Φ85公差務(wù)必保證，該處與大齒輪內(nèi)孔配合，應(yīng)間隙配合，若過盈配合將導(dǎo)致難以安裝；（2）M80×3牙必須為右旋，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向（從左側(cè)看），因此必須為右旋，才能保證嵌的軸是往緊方向擰，從而保證維修質(zhì)量。

圖7 軸頭零件與曲軸裝配圖

4.2 車曲軸左側(cè)、曲軸左側(cè)上車床鉆孔車牙

采用公司現(xiàn)有CW6180*4m臥式車床，保證鉆孔在車去端面的中心點(diǎn)，確保曲軸跳動(dòng)量符合要求，車削端面要平整[3-4]。如圖8所示。

圖8 曲軸鉆孔攻牙圖

4.3 軸頭零件鑲嵌旋入曲軸牙中、焊接結(jié)合面

裝配如圖7所示。其中，焊接是該曲軸修復(fù)的難點(diǎn)，需嚴(yán)格控制焊接工藝。具體如下[5-6]：分析得出原曲軸材料為45#鋼，因此軸頭材料也選取45#鋼車制。其中，45#鋼屬于中碳鋼，在一般狀況下焊接，有形成裂紋的傾向，可焊接性能較差，但是通過合理選擇焊條、進(jìn)行焊前預(yù)熱及焊接后熱處理，可達(dá)到工藝要求。分析比較后選擇E5016（J506焊條），該焊條焊渣流動(dòng)性好，焊接工藝性能一般，熔敷金屬具有良好的抗裂性能和力學(xué)性能。該焊條性能參數(shù)如表1所示。

表1 J506焊條參數(shù)

焊接前應(yīng)加熱焊接部位，溫度約150℃～250℃，預(yù)熱后隨即進(jìn)行焊接施工，環(huán)焊縫一周焊接，焊道不宜過大，分多次、分層進(jìn)行堆焊焊接。焊接后除去表面焊渣，冷卻到自然溫度后再進(jìn)行上一層焊接。焊接后進(jìn)行局部回火處理，回火溫度600℃～650℃。如此，可保證曲軸焊接后變形量符合要求。

4.4 車削焊疤、校準(zhǔn)

最后焊接好后，上CW6180*4m車床，夾住曲軸左端，右端采用頂針定位，中間再采用兩副中間架支撐。裝夾完畢后車削掉焊疤，校正曲軸的跳動(dòng)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過維修人員的努力，歷時(shí)3天時(shí)間，終于修復(fù)該曲軸。經(jīng)安裝使用后，試機(jī)剪板，運(yùn)行平穩(wěn)，曲軸的跳動(dòng)量得到很好地控制，從而避免了生產(chǎn)線停產(chǎn)的巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)節(jié)約了曲軸備件費(fèi)用。

［1］楊元生，鄧瑞生.曲軸裂紋的修復(fù)方法［J］.能源基地建設(shè)，2000（6）：66-67.

［2］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）第4卷［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［3］涂貴田.車加工在曲軸生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.拖拉機(jī)與農(nóng)業(yè)運(yùn)輸車，1997（10）：40-46.

［4］邱言龍，胡農(nóng).車工技師手冊(cè)：第1版［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［5］傅茂均.45號(hào)鋼曲軸焊接修復(fù)和變形的控制［J］.焊接，1988（11）：22-25.

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