YJ17卷煙機(jī)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(jī)械有限責(zé)任公司）
（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）
摘 要：本文分析了YJ17卷煙機(jī)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(shè)計、加工和檢測方法，探索出獨(dú)特的裝配工藝，以確保潤滑系統(tǒng)無灰塵和雜質(zhì)，從而達(dá)到提高骨架油封使用壽命的目的。
關(guān)鍵詞：蜘蛛手部套；設(shè)計；加工；檢測；裝配；用戶換油
YJ17卷煙機(jī)是從德國HAUNI公司引進(jìn)技術(shù)制造的一種高速卷煙機(jī)，它大量使用了骨架油封，密封效果較好。但該機(jī)型蜘蛛手部套共有24個骨架油封，內(nèi)裝1.2升潤滑油，工作時油溫達(dá)67℃，唇口溫度約120℃，潤滑油無循環(huán)冷卻和過濾，油封使用效果不易達(dá)到要求。該部套個別骨架油封在廠內(nèi)調(diào)試時發(fā)生過損壞，有的使用壽命無法達(dá)到設(shè)計要求，使用效果與進(jìn)口設(shè)備相比尚存在差距。
YJ17卷煙機(jī)是從德國HAUNI公司引進(jìn)技術(shù)制造的一種高速卷煙機(jī)，它大量使用了骨架油封，密封效果較好。但該機(jī)型蜘蛛手部套共有24個骨架油封，內(nèi)裝1.2升潤滑油，工作時油溫達(dá)67℃，唇口溫度約120℃，潤滑油無循環(huán)冷卻和過濾，油封使用效果不易達(dá)到要求。該部套個別骨架油封在廠內(nèi)調(diào)試時發(fā)生過損壞，有的使用壽命無法達(dá)到設(shè)計要求，使用效果與進(jìn)口設(shè)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(chǎn)品質(zhì)量，我們經(jīng)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(nèi)徑小于軸徑，當(dāng)油封裝在軸上之后，油封唇緣抱在軸徑上，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，在唇緣和軸徑之間會形成彎月形的密封油膜，從而達(dá)到密封的目的。如果油膜被破壞，油封就會發(fā)生泄漏。
1.工作原理
骨架油封的內(nèi)徑小于軸徑，當(dāng)油封裝在軸上之后，油封唇緣抱在軸徑上，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，在唇緣和軸徑之間會形成彎月形的密封油膜，從而達(dá)到密封的目的。如果油膜被破壞，油封就會發(fā)生泄漏。
2.原因分析
原因分析魚翅圖如下：
原因分析魚翅圖如下：
3.要因確認(rèn)
為找到漏油的主要原因，我們對每一個因素進(jìn)行了仔細(xì)分析。
（1）通過對所有庫存骨架油封進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)均不存在質(zhì)量問題，所以油封質(zhì)量問題可排除在外。
（2）產(chǎn)品選用高質(zhì)量潤滑油，潤滑油質(zhì)量應(yīng)該沒有問題。
（3）通過對相關(guān)零件進(jìn)行檢測，并與相關(guān)科技資料進(jìn)行對照，發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計存在缺陷，表面質(zhì)量有待提高。所以，零件質(zhì)量是漏油的主要原因之一。
為找到漏油的主要原因，我們對每一個因素進(jìn)行了仔細(xì)分析。
（1）通過對所有庫存骨架油封進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)均不存在質(zhì)量問題，所以油封質(zhì)量問題可排除在外。
（2）產(chǎn)品選用高質(zhì)量潤滑油，潤滑油質(zhì)量應(yīng)該沒有問題。
（3）通過對相關(guān)零件進(jìn)行檢測，并與相關(guān)科技資料進(jìn)行對照，發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計存在缺陷，表面質(zhì)量有待提高。所以，零件質(zhì)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(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該部套是按常規(guī)方法進(jìn)行裝配，過程中存在不少問題。所以裝配質(zhì)量是漏油的另一主要原因。
二、改進(jìn)措施
我們在實踐中按照PDCA循環(huán)科學(xué)思路，反復(fù)實驗，從設(shè)計、加工、檢測、裝配、標(biāo)準(zhǔn)5個方面進(jìn)行規(guī)范，主要做了以下工作：
我們在實踐中按照PDCA循環(huán)科學(xué)思路，反復(fù)實驗，從設(shè)計、加工、檢測、裝配、標(biāo)準(zhǔn)5個方面進(jìn)行規(guī)范，主要做了以下工作：
1.統(tǒng)一零件設(shè)計
（1）無螺旋線表面
通過在實踐中反復(fù)摸索，我們發(fā)現(xiàn)軸徑表面有殘余螺旋線。其原因是精修砂輪時，砂輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，修整器作軸向運(yùn)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(jìn)行零件加工的時候，砂輪就會在軸徑表面產(chǎn)生殘余螺旋線，這樣軸轉(zhuǎn)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(yīng)設(shè)計為無螺旋線表面（即去除螺旋線后的表面）。
（1）無螺旋線表面
通過在實踐中反復(fù)摸索，我們發(fā)現(xiàn)軸徑表面有殘余螺旋線。其原因是精修砂輪時，砂輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，修整器作軸向運(yùn)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(jìn)行零件加工的時候，砂輪就會在軸徑表面產(chǎn)生殘余螺旋線，這樣軸轉(zhuǎn)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(yīng)設(shè)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(biāo)注：
（3）軸向倒角
與骨架油封的內(nèi)外圈有接觸的部位均應(yīng)設(shè)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(jìn)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(jìn)給，保證圖面粗糙度符合要求，外圓尺寸留研磨余量0.005mm。
與骨架油封的內(nèi)外圈有接觸的部位均應(yīng)設(shè)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(jìn)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(jìn)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(shè)計了一種由樹脂和超細(xì)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(zhuǎn)，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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)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(fā)生泄露，表面粗糙度應(yīng)控制在Ra0.25～0.5。
（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(chǎn)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(fā)生泄露，表面粗糙度應(yīng)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(fā)生泄漏。
（3）無螺旋線檢測。檢測裝置由變頻調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動，工件裝在二頂針之間。檢驗工裝示意圖如下：
（3）無螺旋線檢測。檢測裝置由變頻調(diào)速電動機(jī)驅(qū)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(shè)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(jìn)裝配工藝
改進(jìn)常規(guī)裝配辦法，設(shè)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(jìn)入箱體；本部套二次試車時換油，使初期劇烈磨損產(chǎn)生的微粒及時排出。
改進(jìn)常規(guī)裝配辦法，設(shè)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(jìn)入箱體；本部套二次試車時換油，使初期劇烈磨損產(chǎn)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(jī)械的摩擦作用產(chǎn)生熱量，加上攪動、剪切和空氣的侵入，使之慢慢氧化變質(zhì)，形成大量磨粒進(jìn)入油封配合面，從而發(fā)生泄漏。為此，我們修改了PROTOS70操作說明書，要求新設(shè)備運(yùn)行一個月后更換蜘蛛手部套潤滑油，以后每運(yùn)行3個月更換一次潤滑油。
潤滑油在使用過程中受到機(jī)械的摩擦作用產(chǎn)生熱量，加上攪動、剪切和空氣的侵入，使之慢慢氧化變質(zhì)，形成大量磨粒進(jìn)入油封配合面，從而發(fā)生泄漏。為此，我們修改了PROTOS70操作說明書，要求新設(shè)備運(yùn)行一個月后更換蜘蛛手部套潤滑油，以后每運(yùn)行3個月更換一次潤滑油。
三、效果驗證
我們設(shè)計了蜘蛛手部套模擬試車臺，對零件的設(shè)計、加工、檢測、換油環(huán)節(jié)進(jìn)行驗證，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后骨架油封的使用壽命可達(dá)6000h，完全可與進(jìn)口設(shè)備相媲美。
我們設(shè)計了蜘蛛手部套模擬試車臺，對零件的設(shè)計、加工、檢測、換油環(huán)節(jié)進(jìn)行驗證，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后骨架油封的使用壽命可達(dá)6000h，完全可與進(jìn)口設(shè)備相媲美。
我們把以上改進(jìn)措施應(yīng)用在產(chǎn)品上，效果十分理想。該設(shè)備在廠內(nèi)調(diào)試時無滲漏現(xiàn)象，用戶使用狀況良好。
作者簡介：王志雄，常德煙機(jī)公司主管工程師，主要從事煙機(jī)工藝和工裝設(shè)計工作，先后發(fā)表過《磁性等高鐵》、《小孔徑軸承拔出器》等論文。
作者簡介：王志雄，常德煙機(jī)公司主管工程師，主要從事煙機(jī)工藝和工裝設(shè)計工作，先后發(fā)表過《磁性等高鐵》、《小孔徑軸承拔出器》等論文。
