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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
　（常德煙草機械有限責任公司）  
　　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，以確保潤滑系統無灰塵和雜質，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調試時發生過損壞，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，確保產品質量，我們經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。 
　　（1）通過對所有庫存骨架油封進行檢測，發現均不存在質量問題，所以油封質量問題可排除在外。 
　　（2）產品選用高質量潤滑油，潤滑油質量應該沒有問題。 
　　（3）通過對相關零件進行檢測，并與相關科技資料進行對照，發現零件設計存在缺陷，表面質量有待提高。所以，零件質量是漏油的主要原因之一。
　　（4）通過對蜘蛛手部套裝配過程進行跟蹤調查，發現該部套是按常規方法進行裝配，過程中存在不少問題。所以裝配質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個方面進行規范，主要做了以下工作：
　　1.統一零件設計 
　　（1）無螺旋線表面
　　通過在實踐中反復摸索，我們發現軸徑表面有殘余螺旋線。其原因是精修砂輪時，砂輪作旋轉運動，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生殘余螺旋線，這樣軸轉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：
　　（3）軸向倒角 
　　與骨架油封的內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，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 
　　（1）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，就會發生泄露，表面粗糙度應控制在Ra0.25～0.5。
　　（2）軸徑表面無劃痕。表面任何劃痕都會刮傷油封，從而發生泄漏。 
　　（3）無螺旋線檢測。檢測裝置由變頻調速電動機驅動，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生熱量，加上攪動、剪切和空氣的侵入，使之慢慢氧化變質，形成大量磨粒進入油封配合面，從而發生泄漏。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、換油環節進行驗證，發現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品上，效果十分理想。該設備在廠內調試時無滲漏現象，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，先后發表過《磁性等高鐵》、《小孔徑軸承拔出器》等論文。