魏秋紅，鄭友益

（河南理工大學(xué)機械工程學(xué)院，河南 焦作 454003）

1 擠漿機及擠壓輥簡介

BZT300擠漿機結(jié)構(gòu)主要由機架、散漿輥、多隔倉轉(zhuǎn)鼓、擠壓輥、主壓輥、落料輥、漲緊輥、刮刀、網(wǎng)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(wǎng)帶上，隨著轉(zhuǎn)鼓帶動網(wǎng)帶轉(zhuǎn)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(jīng)落料輥和刮刀配合，使其進入下一工序。擠壓輥的結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)軸頭與腹板焊接處最容易斷裂，嚴(yán)重影響生產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)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(diào)質(zhì)處理。經(jīng)過前期的有限元分析校核（軸頭與腹板的焊接位置應(yīng)力集中達到235 MPa＜σs355 MPa）和金相組織觀察發(fā)現(xiàn)，焊接后的高溫對于軸頭焊接處的調(diào)質(zhì)組織產(chǎn)生破壞，焊接熱影響區(qū)使焊縫產(chǎn)生裂紋和應(yīng)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(dǎo)致疲勞加劇，壽命縮短，從而出現(xiàn)了文中所提到的突然斷裂現(xiàn)象。

3 軸頭結(jié)構(gòu)及裝配工藝的改進

3.1 加大軸頭安全系數(shù)

原來設(shè)計的軸頭焊接處直徑為90mm，雖能滿足使用要求，但設(shè)計中忽略了擠壓輥長期工作在極限壓力下的現(xiàn)狀，且焊接高溫對軸頭調(diào)質(zhì)材料產(chǎn)生了破壞，導(dǎo)致安全系數(shù)降低，使用壽命縮短?；谝陨显?，現(xiàn)對軸頭的直徑加大至120mm，提高安全系數(shù)，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(diào)質(zhì)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(yuǎn)遠(yuǎn)比焊接時的溫度低，不至于對軸的連接處的組織產(chǎn)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(diào)質(zhì)組織被破壞，可保證軸的設(shè)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(diào)質(zhì)→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(jié)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(shù)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(diào)質(zhì)軸的組織破壞，解決了生產(chǎn)實際難題。