卸荷套在曲柄压力机中的作用分析

龚立巍，袁佳骏，许 楠，陈春童

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225127）

曲柄压力机按照设计可以分为下列几部分：机身部件、传动部件、离合器部件、滑块部件、平衡缸部件、气垫部件、操纵部件、润滑部件、气路部件、电路部件等。机身是压力机的主要承载零件。传动是将电机的电能通过飞轮、齿轮传动副将电能转变成上下往复运动的机械能。离合器部件，通过离合器将动力传递到飞轮或齿轮副上。滑块部件，连杆套在曲轴上进行上下往复运动，平衡缸部件，由压缩空气进入平衡缸内产生向上的托力，将滑块运行时产生的惯量克服，使运行更平衡。气垫部件一般是拉伸时压边用或退料用。润滑部件，通过润滑泵和油路将润滑油打到各运动副形成润滑。气路部件，由压缩空气进入到相应的储气罐，并能过控制阀进入离合器、气垫等用气的零件中。电路部件，压力机的电控系统，控制压力电机及相应动作、离合等功能。压力机启动后，电动机和起蓄能作用的飞轮是在一直不停地旋转着，每当滑块需要运动时，则离合器结合，主动部分的飞轮通过离合器使从动部分零件（如齿轮轴、齿轮、曲轴、滑块等）得到运动并传递工作时所必要的扭矩；当滑块需要停止至所需位置上，则是离合器脱开，主动部分的飞轮与从动部分零件即不发生联系，因而不能再传递运动和扭矩。但是从动部分；零件还蓄有一定的动能，会使曲轴继续旋转，因而需要制动器在一个较短的时间内吸收从动部分零件的动能，使滑块停止在所需位置；在曲柄式压力机中飞轮与齿轮轴的转动少不了卸荷套这个载体。

如图1 所示为离合器部分简图，卸荷套的安装位置很好地说明了其作用，设计优化前的卸荷套与机身体之间的配合公差为H7/h6，但是随着运动时间的推移，卸荷套与机身体配合公差会导致卸荷套有串动的迹象并有增大间隙的诱因，严重的会导致卸荷套四个支撑面固定螺钉断裂，而维修更换螺钉就需要耗费大量的人力物力，所以在优化设计后减小了配合公差，使卸荷套外孔尺寸与机身体孔尺寸公差缩小至0.02mm～0.04mm，再经过现场实践对比证明，卸荷套跳动明显减小，因而达到了增强卸荷套使用寿命的目的。

图1 离合器结构示意图

机床长时间在高频率单次下使用（离合器结合和制动瞬间产生的冲击载荷非常大），制动时离合器的关节轴承承受全部的制动扭矩，在分离和制动的交替过程中，关节轴承长期承受与制动扭矩等值的交变冲击力，这个交变冲击力是离合器及其相关部位很多故障失效的主因。如图2 所示为圆形关节轴承，图3 为方形关节轴承。由图可见，关节轴承在初开始安装时为理想间隙配合，交变冲击力作用随着时间的推移使间隙越来越大，至一定程度后离合器耳板处会产生异响直至碎裂。结论：在关节轴承发生异响后应及时更换。

图2 圆形关节轴承

图3 方形关节轴承

继续使用后，由于内孔为方形的关节轴承和内孔为圆形的关节轴承的间隙不一致（方形间隙大），会直接导致离合器两个制动臂之间受力不均，导致不平衡力矩的形成。这种不平衡力矩最初可能会造成离合器关节轴承碎裂，再继续使用后可能会使卸荷套螺钉受力状况改变：将原卸荷套四颗螺钉均衡受力变成了不均匀受力，导致个别螺钉受力变大最终形成疲劳失效，继而造成其余螺钉相继损伤失效。

以龙门400 冲床为例说明。如图1 所示，左视图上为优化前卸荷套固定螺钉：4 颗内六角圆柱头螺钉M16×90/8.8 级GB/T70.1-2000,经查文献[1]，此螺钉的保证载荷为91000N/颗，四颗为364000N；离合器气缸缸径720mm；计算得离合器时气缸的推力为196740N＜364000N。4 颗卸荷套螺钉有足够的强度保证了离合器制动时传递到卸荷套的推力不至于引发卸荷套螺钉断裂。

客户现场原有机床上卸荷套螺钉满足使用要求，但是因其他因素而导致螺钉断裂，就需要拆后罩、离合器、飞轮等进行维修，十分复杂。根据现场现状为了增强卸荷套使用寿命，因受卸荷套固定孔及机身安装贴合面的限制，只有将原机身安装贴合面上M16 螺孔加大至M20，并将螺钉等级同步更改为12.9 级来解决问题，经现场验证，达到了目的。

为了从根源上解决问题，内部采用优化卸荷套安装面，如图4 所示；增大了卸荷套与机身的贴合面，如图5 所示，增加了螺钉数量及大小，并实际运用到各个产品上，彻底解决了因卸荷套原因造成的冲床停机，取得了很好的实用效果。

图4 优化卸荷套安装面