改进真空回潮机主传动轴铜套结构

田明航，杨孝春

（深圳烟草工业有限责任公司，广东深圳 518109）

改进真空回潮机主传动轴铜套结构

田明航，杨孝春

（深圳烟草工业有限责任公司，广东深圳 518109）

分析真空回潮机主传动轴铜套磨损原因，确定润滑不良是导致铜套更换频次高的主要原因。比较两种铜套自润滑方案，确定“穿孔式”自润滑铜套方案，并对“穿孔式”自润滑铜套进行结构设计及分析，利用有限元分析软件校核改进后铜套的结构强度，选取合适的润滑脂并进行效果验证。

铜套；自润滑；穿孔式；有限元；结构强度

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.37

0 引言

真空回潮机是片烟处理的第一道工序，主要功能是回透烟叶，提高烟叶的温度、水分，使烟叶变得柔软、松散，提高其柔韧性及耐加工性。利用高温杀死烟叶中的烟虫及虫卵，还可除去烟叶中的青杂气，同时改善烟叶的色泽。真空回潮机传动链条及传动轴位于真空机箱体内部，工作中伴有高温、高湿及负压，环境极其恶劣，重达3.6 t的物料通过传动链条输送至真空箱体内部，传动系统负荷较大。2016年上半年真空回潮机维修记录（图1）显示，70%为铜套磨损故障，铜套1～2周更换一次。

图1 真空回潮机2016年上半年故障分布

1 铜套磨损原因分析

铜套主要应用在低速、重载、机械负荷冲击较大的地方，它是滑动和转动机械使用的一种减少摩擦、同时又传递推力和起到支撑固定作用的部件，用在回转部位常称作滑动轴承。铜套本身质地较软，传动轴旋转时首先磨损铜套，对传动轴起到保护作用。真空回潮机链式传动系统不但低速、动载荷大，且内部伴有高温、高湿及负压，铜套内表面填充的润滑油在恶劣工况下快速消耗，常使轴与铜套间形成干摩状态，加速铜套的磨损（图2）。铜套润滑良好，才能延长铜套使用寿命。

2 铜套润滑方式的分析与确定

真空机链式输送传动系统铜套安装在轴承座内，铜套外圈与轴承座为过盈配合，轴穿入铜套内，轴与铜套内孔为间隙配合。在恶劣工况下，很难使用外部装置辅助加油润滑，真空机主传动自带一润滑油杯，不能很好地实现相关部件的润滑。因此，铜套的润滑只能通过本身自润滑方式解决。初选两种自润滑方式，分别为穿孔式和V槽式。

2.1 穿孔式自润滑铜套

穿孔式自润滑铜套，即在铜套侧壁钻若干错开排列的孔（图3），润滑油储存在孔内，轴转动时，储存在孔内的润滑油均匀涂抹在轴的表面，使轴与铜套之间形成油膜，轴与铜套不发生直接接触，以延长铜套的使用寿命。

图2 铜套磨损状态

2.2 V槽式自润滑铜套

V槽式自润滑铜套是在铜套内表面沿环向开数排V形槽（图4），润滑油储存在V形槽内部，轴转动时，V形槽内的润滑油涂抹在轴的表面，但远离V形槽的轴表面接触润滑油的概率会有所下降，甚至可能无法得到正常润滑。

通过分析对比两种自润滑铜套，确认穿孔式铜套润滑油能比较均匀地接触到轴表面，而V槽式可能存在润滑盲区。从加工难易度考虑，穿孔式铜套易于加工，而V槽式则相对困难，铜套属于易损件，易加工性，能提高效率，降低备件成本，因此穿孔式铜套明显优于V槽式。

3 穿孔式自润滑铜套结构设计及分析

穿孔式自润滑铜套即在原有铜套的基础上钻上若干个孔，孔内部储存润滑油。孔的大小及排列有一定要求，即要保证铜套内部储存足够的润滑油，也必须保证铜套的结构强度不受影响。假设铜套钻孔的半径为R，孔数为n，铜套壁厚为t，钻孔前铜套内圈面积为S，钻孔后铜套内圈损失的面积为S1，假定铜套内圈受力均匀为F，压强为P，则储油量用近似值用公式（1）表示；铜套内圈损失面积近似值用公式（2）表示；铜套内圈单位面积所承受的压强用公式（3）表示。

由公式（1）和（3）得公式（4）。

由公式（4）可知，穿孔式自润滑铜套的储油量与铜套单位面积所承受的压强成反比，即增加钻孔数量，铜套结构强度降低。

为保证铜套结构强度的稳定性，穿孔的分布采用轴对称式，即穿孔的排列沿铜套轴向对称，同时，为保证旋转轴润滑的均匀性，穿孔错开排列，实际加工中钻头有规定的尺寸，为保障加工的方便性，结合铜套本身结构尺寸，对铜套钻孔采用3—2—3排列，3孔4对，2孔4对，且轴对称，钻孔直径5 mm，见图3。结合公式（1）及图3可知，改进后穿孔式自润滑铜套储油量1962.5 mm3。

为确认改进后铜套的结构强度不受影响，利用有限元分析软件对改进前后铜套进行模拟分析，如图5所示，改进前后铜套应力应变分布未发生较大改变，满足强度要求。

4 润滑脂的选择

根据铜套的使用环境及低速重载的运行状态，查阅相关润滑手册及资料，确定选用红钼超PREMALUBE RED（高温复合铝基润滑脂）作为润滑脂。红钼超润滑脂具有极好的热可逆特性，优良的耐高温特性，突出的抗挤压特性，出色的抗磨损保护和良好的耐水性。

图3 穿孔式自润滑铜套

图4 V槽式自润滑铜套

图5 改进前后铜套应力应变分布

5 改进效果

改进后，2016年7月至2017年3月真空回潮机维修记录显示，真空机主传动轴铜套更换周期由改进前的1～2周延长至2个月左右，延长了真空回潮机的平稳运转时间。

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〔编辑 李 波〕