往复泵传动销故障分析及改进研究

摘要:在往复泵拨叉与连杆处的传动销频繁发生断裂破坏和磨损的现象(传动销的使用平均寿命仅有一星期),通过对往复泵传动销频繁断裂的原因进行分析,工作受力特征和装配关系的描述,认为原传动销的结构不甚合理。经改进后的传动销,使用寿命明显延长了,无发生断裂现象,达到原平均寿命的8倍。

关键词:传动销;断裂;应力;结构

中图分类号:TB

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)13-0350-01

1 往复泵传动销基本情况

往复泵的传动销整体结构为细长的大小径阶梯式。柱销在往复运动过程中,由于受到拨叉拉力、剪切力和拨叉接触面的摩擦力作用,必然承受着拉、压交变应力。而对这种交变应力连续作用最为敏感的正是那小径和大径过渡处,即所谓应力集中部位。事实上,从使用该泵柱销失效记录中发现,断裂,现象全部发生在这一部位。因此,改变这一部位的结构势在必行,拟从增加强度、克服或减小应力集中考虑改进。传动销在往复运动过程中,由于受到拨叉拉力、剪切力和拨叉接触面的摩擦力作用,传动销小径的磨损严重。

2 往复泵传动销故障分析

关于往复泵传动销故障,笔者首先认为可能是传动销选用的材料不合适(材料为45号钢)。强度达不到工作需要的许用应力,所以对原损坏的传动销进行了分析,而后发现原传动销的许用应力为:

[σ]=σsns=353 MPa1.8=196.11MPa

其中:σs,45号钢屈服强度.ns,安全系数数值取ns=1.8

然后又对往复泵对传动销的压力进行了分析结果发现其对传动销的应力小于45号钢的许用应力[σ]45钢=353MPa。这说明传动销选用的材料完全适合。所以传动销的材料完全没有问题。所以只有传动销的结构存在问题。而结构合理的传动销设计要求:

(1)能便于安装;

(2)原装配位置不能改变;

(3)使用寿命长。

以往使用的传动销大小径的连接处为直角联接,大量的试验结果和理论表明等截面直杆受到轴向的拉伸或压缩时,横截面上的应力是均匀分布的。有时根据需要有些零件尺寸突然改变的截面面上应力并不是均匀分布的,在突然改变尺寸的附近区域内,应力将急剧增加。设在发生应力集中的截面上的最大应力为σmax,同一截面上的平均应力为:σ则比值K=σmaxσ称为理论应力集中系数,它反映了应力集中的程度,是一个大于1的系数:试验表明截面尺寸改变的越急剧,应力集中的就越严重。传动销小径处的应力为:σ=NA=834N25×10-3=33720Pa当传动柱销小径与大径连接为直角时连接处的应力为σ=NA=843NA≥84300pa(由于大径与小径间连接处是一直线,故面积是趋向0的值),由此可见应力是多么大。

3 往复泵传动销改进措施

根据传动柱销的失效原因,笔者有针对性地从以下几个方面进行了技术改造:第一,断裂破坏的处理。将传动柱销小径与大径连接处由直角改为圆弧状连接(半径为3mm)。传动柱销小径受到的应力不变,改进后的传动柱销小径与大径连接处应力为:σ=NA=843N25×10-3+3/4π12.5×10-3=15176Pa。从这就可以看出应力集中已经大为改善了,这样就解决了应力集中的问题,从而消除了传动柱销断裂破坏现象;第二,磨损的现象的处理。解决传动柱销小径处磨损严重问题,首先将传动柱销小径处加粗5mm,同时将与传动柱销相配合的钢套间隙缩小到0.30mm,并在配合面加脂,使之能够与小径自由转动。这样拨叉就不和小径直接接触而与钢套接触,钢套与小径之间又有相对滑动,这样就大大减少了拨叉与钢套的摩擦,使用寿命就大大的增加了(从50h增加到300h)。而且即使钢套磨损严重,这时仅需要换一个钢套即可,不用更换整根的柱销。这样既能降低更换柱销带来的物耗损失,又能简化往复泵的日常维护。

4 结语

改进传动柱销结构的实践表明,它具有如下优点:

(1)传动柱销由大小径连接处为直角改为圆弧状连接,其应力集中大大减缓,传动销寿命得到提高,彻底消除传动柱销断裂破坏现象。

(2)合理控制传动柱销小径处与钢套间的间隙,大大减小摩擦提高传动销的使用率。通过对焦化车间B-13/1.2往复泵传动柱销结构的合理改进,提高了柱销的寿命,使之在长时间内仍能稳定工作。原来每星期都要换一根柱销既增加了设备成本又对维修人员的安全造成了一定的伤害.在改进之后传动柱销平均两个月只需换一次钢套大大的降低了设备维护和维修费用,保证了装置的连续稳定生产和维修人员的安全。

参考文献

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