陳 偉，趙 林，余品松，王儒術

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008）

我公司使用的ZCX3型全鋼載重子午線輪胎三鼓一次法成型機（簡稱成型機）整體運行基本穩(wěn)定，在電氣方面的故障率很低，但在機械方面的用料和設計強度上都有明顯不足，成型機主機供料架上層復合件模板主動輥輥筒軸在設備運行過程中易出現(xiàn)斷裂情況。該故障具有突發(fā)性且頻發(fā)，一般驅動輥筒軸使用壽命為6個月左右，存在很大的安全隱患。出現(xiàn)該故障后搶修過程耗時較長，修復一次最少需要5人耗時3 h，維修難度和強度大，嚴重影響生產效率。為了進一步提升設備的穩(wěn)定性，對該成型機的主機供料架上層復合件模板進行了改造[1-4]，現(xiàn)簡介如下。

1 主機供料架簡介

三鼓成型機主機供料架前段主要由上、下層供料架驅動氣缸，上、下層供料架驅動輥筒，扶梯，供料架前段驅動電動機和輸送帶組成。

主機供料架受力分析如圖1所示。上層復合件模板升降過程中氣缸與水平線的角度（α）分別為36°和15°。

圖1 主機供料架受力分析

在復合件模板上升的過程中氣缸對驅動輥筒軸的力是Fs＞Fh，F(xiàn)s隨α增大而增大，到最高位置達到一個峰值；模板在下降過程中氣缸對驅動輥筒軸的力是Fh＞Fs，F(xiàn)h隨α減小而增大，最低位置時驅動輥筒軸受力達到一個峰值。該成型機按班產96條輪胎、每天3班計算，驅動輥筒軸每天反復拉伸576次，如果不減小復合件模板對驅動輥筒軸的拉伸力，輥筒軸的使用壽命將大大縮短。

驅動輥筒軸的受力分布如圖2所示。

從圖2可以看出，驅動輥筒軸的受力分布是不均勻的，端部位置受力較大，主要是電動機的旋轉扭力、重力、氣缸水平方向的拉伸力和傳送帶的張力，且存在應力集中點[圖2（b）]。

圖2 驅動輥筒軸受力分布

因為驅動輥筒軸端部的應力集中明顯，所以需盡量避免應力集中，其中安裝位置表面處理、表面光潔度、安裝位置的尺寸、虛焊、拖焊和倒角角度等是主要因素，因此對驅動輥筒軸進行改造和重新設計。

2 改造方案

主要改造措施如下。

（1）根據(jù)扭轉強度校驗公式[1]可知，安裝位置軸截面直徑越大，切應力越小，因此在不改變驅動輥筒軸長度的條件下加大其易斷裂處（圖2所示的應力集中點）的直徑。

經過可行性分析后，將輥筒軸安裝位置的直徑由40 mm增大至50 mm，由此可提高輥筒軸的強度，從而延長其使用壽命。新設計輥筒軸如圖3所示。

圖3 新設計輥筒軸

（2）將原氣缸安裝座位置向下移動200 mm，并將下降位的氣缸與水平面夾角由15°增大為53°，輥筒軸下降位所受水平方向力減小，同時上升過程中受力得到有效提升。改造后主機供料結構如圖4所示。

圖4 改造后主機供料結構示意

3 改造效果

3.1 運行情況

改造后，ZCX3型全鋼載重子午線輪胎三鼓一次法成型機主供料架一直穩(wěn)定運行，未出現(xiàn)任何故障。驅動輥筒軸的使用壽命比改造前明顯延長。

3.2 成本核算

改造前輥筒軸斷裂周期為6個月，該故障對早班的影響時間為3 h，對夜班的影響時間為5 h，按平均時間4 h計算；輥筒軸外修一次需6 000元，按一年外修2次計算；對生產效益的影響按每臺設備每小時生產12條輪胎、每條輪胎市場價值1 200元、現(xiàn)場有4臺相同型號設備計算，此種設備一年給公司造成的損失為：2×4×6 000＋2×4×12×4×1 200＝508 800（元），人力成本還未核算其中。

4 結語

改造后成型機主機供料架運行穩(wěn)定，故障率和安全隱患大幅減小，生產效率得到有效提升。