在大型離心式注水泵的維修過程中，電動(dòng)扳手的拆裝螺絲是一項(xiàng)繁重的體力勞動(dòng)。自電動(dòng)扳手引進(jìn)以來，這項(xiàng)工作已經(jīng)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)備逐漸暴露出使用壽命短的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每臺(tái)設(shè)備平均檢修10臺(tái)注水泵后不能繼續(xù)使用，設(shè)備利用率極低，成本消耗急劇增加，極大地影響了原油的生產(chǎn)進(jìn)度。因此，利用現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)條件來改進(jìn)電動(dòng)扳手，預(yù)計(jì)將設(shè)備的使用壽命延長(zhǎng)到原來的兩倍，即從原來的電動(dòng)扳手檢修注水泵10到20。

電動(dòng)扳手失效的原因分析

電動(dòng)扳手的工作原理是，電機(jī)通過行星齒輪機(jī)構(gòu)減速后，將動(dòng)力傳遞給沖擊頭。沖擊頭的兩個(gè)凸頭驅(qū)動(dòng)扳軸通過扳軸爪旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力輸出由扳軸完成。電動(dòng)扳手使用一段時(shí)間后，輸出功率開始下降。隨著設(shè)備的繼續(xù)使用，輸出功率繼續(xù)下降，直到無法工作。

通過解體觀察電動(dòng)扳手，發(fā)現(xiàn)所有使用過的電動(dòng)扳手的扳軸工作面無一例外磨損嚴(yán)重。

磨損后的工作面是與原工作面形成約45度角的斜面，在工作過程中會(huì)分散作用于扳軸的沖擊力。沖擊力分散后，電動(dòng)扳手內(nèi)部各部件

應(yīng)力也發(fā)生了變化。沖擊力的分散如圖1所示。由于磨損面和工作面形成約45度角，a角也約為45度，此時(shí)F。一個(gè)F2和一個(gè)F≈0．7F。由此可見，如果磨損面分散沖擊力30%，與F相關(guān)的扭矩M也會(huì)相應(yīng)降低，輸出功率也會(huì)減弱。分散的力F2沿軸向傳遞給扳軸，使扳軸

直接沖擊前殼體，導(dǎo)致鑄鐵前殼體工作條件惡化。不僅如此，力F2還將扳軸壓向殼體，使扳軸與殼體之間在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的摩擦

摩擦扭矩MF。在正常工作狀態(tài)下，扭矩M只需克服外部阻力M（即松動(dòng)和擰緊螺母的阻力矩）。工作面磨損后，不僅扭矩M本身被削弱，而且還克服了摩擦扭矩MF。當(dāng)輸出功率不能克服這些阻力的聯(lián)合力時(shí)，電動(dòng)扳手不能工作，這與電動(dòng)扳手的故障過程一致。

制定對(duì)策通過論證，找出了設(shè)備故障的主要原因。只要解決磨損問題，就能有效延長(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，首先要解決扳軸磨損的問題。如果這個(gè)問題得到解決，沖擊頭的磨損問題就會(huì)得到解決。將整體扳軸改為拆分扳軸，扳軸的工作面可拆卸，使用一段時(shí)間后，可根據(jù)磨損情況進(jìn)行更換。通過合理的加工工藝，活動(dòng)工作面可單獨(dú)選用合適的材料，達(dá)到較高的機(jī)械性能。因此，選用高碳鋼進(jìn)行中溫回火前淬火的熱處理工藝。這樣，加工后的活動(dòng)工作面具有較高的硬度和一定的韌性，使其在受沖擊時(shí)不會(huì)斷裂。而且可以大批量加工，一次加工可以滿足長(zhǎng)期更換的使用要求，非常方便。然而，這種方法應(yīng)該保持扳軸的原始形狀和尺寸，

還需要安裝活動(dòng)工作面，只能去除扳軸的部分基體金屬材料。必須進(jìn)行受力計(jì)算，以確定這是否能滿足受力要求。電動(dòng)扳手輸出扭矩為10000Nm，這種扭矩是通過作用在扳軸上的力偶實(shí)現(xiàn)的。由于扳軸工作面為矩形平面，工作面各點(diǎn)的應(yīng)力尺寸和方向相同，為了便于計(jì)算，均勻分布的力可以集中在工作面的中心，如圖2所示。

彎曲應(yīng)力公式用于圓圈2分裂扳軸的應(yīng)力分析

扳軸爪在力F的作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。加工后的扳軸爪被削弱，其危險(xiǎn)截面為A-A截面，用于應(yīng)力計(jì)算。將扳軸爪簡(jiǎn)化為如圖3所示的機(jī)械模型。

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

效益分析

將電動(dòng)扳手工作面改為拆分式， 磨損后可更換， 它可以大大延長(zhǎng)其使用壽命。 根據(jù)當(dāng)前使用壽命， 送貨加工費(fèi)0.3 萬元 ， 每臺(tái)電動(dòng)扳手的價(jià)值 2.1 萬元計(jì)算 ， 每次使用一個(gè)可以節(jié)省1.8的成本 萬元。 在今后 的使用中 ， 隨著大修泵參數(shù)的增加，經(jīng)濟(jì)效益將繼續(xù)增加。

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