電動(dòng)扳手在大型離心式注水泵的修理過程中，拆、裝穿杠螺絲是一項(xiàng)繁重的體力勞動(dòng)。自從引進(jìn)電動(dòng)扳手后，此項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。然而在使用過程中，該設(shè)備也逐漸暴露出壽命較短的問題，具統(tǒng)計(jì)可知，每臺(tái)設(shè)備平均大修10臺(tái)注水泵后就無(wú)法繼續(xù)使用，設(shè)備利用率極低，成本消耗日益劇增，同時(shí)極大地影響了原油生產(chǎn)進(jìn)度。因此，利用現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)條件對(duì)電動(dòng)扳手加以改進(jìn)，預(yù)期將設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)為原來(lái)的2倍，即由原來(lái)的每臺(tái)電動(dòng)扳手大修注水泵10臺(tái)延長(zhǎng)為大修20臺(tái)。

  第一.電動(dòng)扳手失效的原因分析

    電動(dòng)扳手的工作原理為電機(jī)經(jīng)行星齒輪機(jī)構(gòu)減速后，將動(dòng)力傳遞給沖擊頭，沖擊頭兩凸頭通過扳軸爪帶動(dòng)扳軸旋轉(zhuǎn)，由扳軸完成動(dòng)力輸出。電動(dòng)扳手使用一段時(shí)間后開始出現(xiàn)輸出動(dòng)力下降的現(xiàn)象，隨著設(shè)備的繼續(xù)使用，輸出動(dòng)力繼續(xù)下降，直至無(wú)法工作。

    通過對(duì)電動(dòng)扳手進(jìn)行解體觀察，發(fā)現(xiàn)所有使用過的電動(dòng)扳手，其扳軸工作面無(wú)一例外地發(fā)生了嚴(yán)重磨損。

    磨損后的工作面是與原工作面成大約45度角的一個(gè)斜面，這個(gè)斜面在工作中將使作用在扳軸上的沖擊力分散。沖擊力分散后，電動(dòng)扳手內(nèi)部各部件的受力情況也隨之改變。沖擊力的分散情況如圖1所示。由于磨損面與工作面成大約45度角，所以a角也約為45。，此時(shí)F。一F2一F≈0．7F。由此可見，磨損面將沖擊力分散了30%，則與F有關(guān)的扭轉(zhuǎn)力矩M也相應(yīng)減小，輸出動(dòng)力被削弱了。分散出去的力F2沿軸線方向傳遞給扳軸，使扳軸

    直接沖擊前殼體，造成鑄鐵前殼體的工作狀況惡化。不僅如此，力F2在把扳軸壓向殼體的同時(shí)，會(huì)使扳軸與殼體之間在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較大的摩擦力矩Mf。在正常工作狀態(tài)下，扭轉(zhuǎn)力矩M只需克服外部阻力M(即松、緊螺母的阻力矩)即可。工作面磨損后，不但扭轉(zhuǎn)力矩M自身被削弱，它還要再克服這個(gè)摩擦力矩Mf。當(dāng)輸出動(dòng)力不能克服這些阻力的合力時(shí)，電動(dòng)扳手就無(wú)法工作了，這正符合電動(dòng)扳手的失效過程。

    第二.制定對(duì)策

    通過論證，找出了設(shè)備失效的主要原因。只要解決磨損問題，就可有效延長(zhǎng)電動(dòng)扳手的使用壽命。由于扳軸磨損比沖擊頭嚴(yán)重得多，所以，先解決扳軸磨損的問題。若此問題得以解決，沖擊頭磨損問題也就迎刃而解了。將整體式的扳軸改為拆分式的，扳軸的工作面可以拆卸，在使用一段時(shí)間后，可視其磨損情況進(jìn)行更換?；顒?dòng)工作面可單獨(dú)選用適合的材料，通過合理的加工工藝過程，達(dá)到較高的機(jī)械性能。因此選用高碳鋼，進(jìn)行先淬火后中溫回火的熱處理工藝。這樣加工后的活動(dòng)工作面既有較高的硬度又有一定的韌性，使其在經(jīng)受沖擊時(shí)不會(huì)發(fā)生斷裂。且可以進(jìn)行大批量的加工，一次加工即可滿足長(zhǎng)期更換的使用要求，非常方便。然而這種方法既要保持扳軸原有的形狀尺寸，

    又要安裝活動(dòng)工作面，只能去除扳軸的一部分基體金屬材料。要確定這樣是否能滿足受力要求，必須進(jìn)行受力計(jì)算。電動(dòng)扳手輸出扭矩為10000N?m，這個(gè)扭矩是通過作用在扳軸上的力偶實(shí)現(xiàn)的。由于扳軸工作面均為矩形平面，工作面上各點(diǎn)受力大小、方向都相同，為便于計(jì)算，可將均勻分布的力集中于工作面的中心，如圖2中的力F。

    圈拆分式扳軸的受力分析利用彎曲應(yīng)力公式

    在力F作用下，扳軸爪將產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。加工后的扳軸爪被削弱，其危險(xiǎn)截面即為A—A截面，在此截面進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。將扳軸爪簡(jiǎn)化為如圖3所示的力學(xué)模型。

    由此可見， 改進(jìn)后扳軸危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力，滿足使用要求 。

  第三效益分析

    電動(dòng)扳手工作面改成拆分式， 磨損后可更換， 能大大延長(zhǎng)其使用壽命。 按當(dāng)前使用壽命， 外送加工費(fèi)0.3 萬(wàn)元 ， 電動(dòng)扳手每臺(tái)價(jià)值 2.1 萬(wàn)元計(jì)算 ， 每使用1臺(tái)可節(jié)約成本1.8 萬(wàn)元。 在今后 的使用中 ， 隨著大修泵參數(shù)的增加，經(jīng)濟(jì)效益也將繼續(xù)增加。

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