陳 偉，趙 林，余品松，王儒術(shù)

（貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550008）

我公司使用的ZCX3型全鋼載重子午線輪胎三鼓一次法成型機(jī)（簡(jiǎn)稱成型機(jī)）整體運(yùn)行基本穩(wěn)定，在電氣方面的故障率很低，但在機(jī)械方面的用料和設(shè)計(jì)強(qiáng)度上都有明顯不足，成型機(jī)主機(jī)供料架上層復(fù)合件模板主動(dòng)輥輥筒軸在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)斷裂情況。該故障具有突發(fā)性且頻發(fā)，一般驅(qū)動(dòng)輥筒軸使用壽命為6個(gè)月左右，存在很大的安全隱患。出現(xiàn)該故障后搶修過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，修復(fù)一次最少需要5人耗時(shí)3 h，維修難度和強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。為了進(jìn)一步提升設(shè)備的穩(wěn)定性，對(duì)該成型機(jī)的主機(jī)供料架上層復(fù)合件模板進(jìn)行了改造[1-4]，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下。

1 主機(jī)供料架簡(jiǎn)介

三鼓成型機(jī)主機(jī)供料架前段主要由上、下層供料架驅(qū)動(dòng)氣缸，上、下層供料架驅(qū)動(dòng)輥筒，扶梯，供料架前段驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和輸送帶組成。

主機(jī)供料架受力分析如圖1所示。上層復(fù)合件模板升降過(guò)程中氣缸與水平線的角度（α）分別為36°和15°。

圖1 主機(jī)供料架受力分析

在復(fù)合件模板上升的過(guò)程中氣缸對(duì)驅(qū)動(dòng)輥筒軸的力是Fs＞Fh，F(xiàn)s隨α增大而增大，到最高位置達(dá)到一個(gè)峰值；模板在下降過(guò)程中氣缸對(duì)驅(qū)動(dòng)輥筒軸的力是Fh＞Fs，F(xiàn)h隨α減小而增大，最低位置時(shí)驅(qū)動(dòng)輥筒軸受力達(dá)到一個(gè)峰值。該成型機(jī)按班產(chǎn)96條輪胎、每天3班計(jì)算，驅(qū)動(dòng)輥筒軸每天反復(fù)拉伸576次，如果不減小復(fù)合件模板對(duì)驅(qū)動(dòng)輥筒軸的拉伸力，輥筒軸的使用壽命將大大縮短。

驅(qū)動(dòng)輥筒軸的受力分布如圖2所示。

從圖2可以看出，驅(qū)動(dòng)輥筒軸的受力分布是不均勻的，端部位置受力較大，主要是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭力、重力、氣缸水平方向的拉伸力和傳送帶的張力，且存在應(yīng)力集中點(diǎn)[圖2（b）]。

圖2 驅(qū)動(dòng)輥筒軸受力分布

因?yàn)轵?qū)動(dòng)輥筒軸端部的應(yīng)力集中明顯，所以需盡量避免應(yīng)力集中，其中安裝位置表面處理、表面光潔度、安裝位置的尺寸、虛焊、拖焊和倒角角度等是主要因素，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)輥筒軸進(jìn)行改造和重新設(shè)計(jì)。

2 改造方案

主要改造措施如下。

（1）根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校驗(yàn)公式[1]可知，安裝位置軸截面直徑越大，切應(yīng)力越小，因此在不改變驅(qū)動(dòng)輥筒軸長(zhǎng)度的條件下加大其易斷裂處（圖2所示的應(yīng)力集中點(diǎn)）的直徑。

經(jīng)過(guò)可行性分析后，將輥筒軸安裝位置的直徑由40 mm增大至50 mm，由此可提高輥筒軸的強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)其使用壽命。新設(shè)計(jì)輥筒軸如圖3所示。

圖3 新設(shè)計(jì)輥筒軸

（2）將原氣缸安裝座位置向下移動(dòng)200 mm，并將下降位的氣缸與水平面夾角由15°增大為53°，輥筒軸下降位所受水平方向力減小，同時(shí)上升過(guò)程中受力得到有效提升。改造后主機(jī)供料結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 改造后主機(jī)供料結(jié)構(gòu)示意

3 改造效果

3.1 運(yùn)行情況

改造后，ZCX3型全鋼載重子午線輪胎三鼓一次法成型機(jī)主供料架一直穩(wěn)定運(yùn)行，未出現(xiàn)任何故障。驅(qū)動(dòng)輥筒軸的使用壽命比改造前明顯延長(zhǎng)。

3.2 成本核算

改造前輥筒軸斷裂周期為6個(gè)月，該故障對(duì)早班的影響時(shí)間為3 h，對(duì)夜班的影響時(shí)間為5 h，按平均時(shí)間4 h計(jì)算；輥筒軸外修一次需6 000元，按一年外修2次計(jì)算；對(duì)生產(chǎn)效益的影響按每臺(tái)設(shè)備每小時(shí)生產(chǎn)12條輪胎、每條輪胎市場(chǎng)價(jià)值1 200元、現(xiàn)場(chǎng)有4臺(tái)相同型號(hào)設(shè)備計(jì)算，此種設(shè)備一年給公司造成的損失為：2×4×6 000＋2×4×12×4×1 200＝508 800（元），人力成本還未核算其中。

4 結(jié)語(yǔ)

改造后成型機(jī)主機(jī)供料架運(yùn)行穩(wěn)定，故障率和安全隱患大幅減小，生產(chǎn)效率得到有效提升。