鋁箔分切機漲軸的設(shè)計改進

劉 杰，杜新偉

(乳源東陽光優(yōu)艾希杰精箔有限公司，廣東 韶關(guān) 512700)

鋁箔分切機是一種對寬卷鋁箔材料進行縱向分切的設(shè)備，主要由開卷機(放卷)、引料定位裝置、分條縱剪刀盤、卷取機(收卷)等幾部分組成，其主要功能是將寬卷材料沿長度方向剪切成多條窄的一定尺寸卷材，為其后續(xù)工序做好準備。其中卷取機是鋁箔分條機的重要組成部分，卷取機主要包含液壓漲軸本體、傳動部分以及機架支承3個部分。液壓漲軸本體連接在傳動側(cè)減速箱輸出軸法蘭端面，另一側(cè)通過可軸向移動的軸套來進行浮動支承，從而減少卷取機卷軸工作時因卷重及張力產(chǎn)生的偏斜影響，提高卷取精度。

1 卷取機卷軸原始結(jié)構(gòu)設(shè)計及存在的問題

圖1是卷筒浮動端支承原始設(shè)計。卷取漲軸浮動端寬10mm的鍵主要用于帶動浮動端軸承箱軸系同步旋轉(zhuǎn)。實際工作中，斷面鍵經(jīng)常損壞，且浮動支承間隙不斷加大從而引起卷軸跳動增大，導(dǎo)致卷筒不能正常工作。

圖1 卷軸浮動端支承原設(shè)計Fig.1 Original design of floating end support of mandrel

2 原因分析

如前所述，原設(shè)計中，卷取漲軸浮動端的防轉(zhuǎn)鍵主要用于帶動浮動端軸承箱軸系同步旋轉(zhuǎn)，防止浮動支承出現(xiàn)蠕動磨損，致使間隙擴大，從而影響精確定位。從結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以看出，卷取漲軸與防轉(zhuǎn)鍵采用一體式方案。這種結(jié)構(gòu)有兩個致命缺陷，一是由于制造裝配的誤差，以及漲軸剛性影響，難以保證軸端防轉(zhuǎn)鍵精確插入浮動支承的鍵槽，且出現(xiàn)這種情況后又沒有調(diào)整環(huán)節(jié)進行糾正，致使設(shè)備不在工作狀態(tài)(通常由于鍵與鍵槽的接合處于隱蔽狀態(tài)而難以確認，經(jīng)常會出現(xiàn)鍵未完全卡入鍵槽就開機的異常狀況)，加大鍵的磨損，從而起不到防轉(zhuǎn)的作用，進而引起浮動支承出現(xiàn)蠕動而磨損，導(dǎo)致配合間隙加大，最終導(dǎo)致卷軸跳動加大，影響設(shè)備正常工作；二是由于這種一體化設(shè)計不方便快速對損壞件如端面鍵的維修恢復(fù)。

3 改進過程與效果分析

針對此以上問題，技術(shù)人員進行技術(shù)攻關(guān)與不斷嘗試，首先將漲軸與端面鍵改為分體結(jié)構(gòu)，即增加1件法蘭軸，使?jié)q軸、法蘭軸、鍵采用螺釘連接，以改善維護性能，同時，將鍵的寬度加大到15mm，如圖2所示。此方案實施后，僅僅是可維護性有了一定改善，仍無法降低鍵的故障率，更為嚴重的是，聯(lián)接鍵與軸頭的螺釘還經(jīng)常斷在軸頭里面而無法取出。

圖2 改進方案1Fig.2 Improvement scheme1

究其原因，主要還是沒有解決鍵不能正確紉入鍵槽的問題。當鍵與鍵槽不能正確結(jié)合時，高速旋轉(zhuǎn)會對鍵產(chǎn)生沖擊剪切力，鍵的磨損是必然的，且由于鍵與軸頭間隙的存在，這種沖擊也會剪斷聯(lián)接螺絲。

針對以上問題，進行了如下改進，將鍵與法蘭軸做成一體，以避免產(chǎn)生螺絲鏈接的聯(lián)接間隙問題；同時加大軸頭鍵寬度為20mm(同時修改鎖定套內(nèi)的鍵槽寬度)；保證法蘭軸與漲軸本體采用止口聯(lián)接，保證支承面Φ90mm與止口Φ140mm及卷筒Φ200mm的同軸度；將平鍵倒R5的圓角，以便平順導(dǎo)入鍵槽；鍵及支承面Φ90mm表面淬火處理，提高抗疲勞及耐磨性能。結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

圖3 改進方案2Fig.3 Improvement scheme 2

該方案實施后，經(jīng)長時間生產(chǎn)實踐，軸頭鍵未發(fā)生卡入鍵槽不良導(dǎo)致的磨損更換，螺絲也未發(fā)生斷裂故障，軸頭鍵的故障問題得到了根本解決，設(shè)備可靠性得到了很大提高，為工廠節(jié)約了成本。

4 總結(jié)與體會

對于連續(xù)生產(chǎn)線上的設(shè)備，一方面零部件的可靠性非常重要，這種可靠性需要設(shè)計者、制造方、使用者多方保證。正如前文所述，設(shè)計、制造上應(yīng)盡量保證鍵與鍵槽在任何情況下都能順利正確結(jié)合，操作者在使用設(shè)備時，也應(yīng)確認結(jié)合正確，比如在設(shè)備相關(guān)部位作狀態(tài)標記。另一方面，設(shè)備的可維護性也是非常重要的，即對于出了故障的設(shè)備應(yīng)能簡捷方便的維修恢復(fù)。

另外還有一點需要說明的是，對于鋁箔分切機這

樣的高速輕載設(shè)備，設(shè)備零件工作位置的正確性比零件的強度、硬度更重要，正確的工作位置能避免沖擊、震動等額外的非工作載荷。對上述改進方案2，起關(guān)鍵作用的應(yīng)是將鍵的尖角倒圓，使鍵能平順導(dǎo)入鍵槽，其他僅是錦上添花的措施。