【壓縮機(jī)網(wǎng)】降低曲軸端面和曲軸箱端面間的摩擦力

　　在直聯(lián)式空壓機(jī)上，曲軸前端采用齒輪傳動(dòng)方式，而齒輪有直齒和斜齒之分，而采用斜齒傳動(dòng)時(shí)將在軸向產(chǎn)生一個(gè)軸向力，為了保證設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品可以長(zhǎng)期正常可靠運(yùn)行，通常將曲軸與曲軸箱相接觸而出現(xiàn)摩擦的位置設(shè)計(jì)一個(gè)止推墊圈來(lái)降低曲軸端面和曲軸箱端面間的摩擦力。圖1為帶止推墊圈的空壓機(jī)箱體局部裝配圖和采用的止推墊圈的結(jié)構(gòu)圖。

　　這是一個(gè)完全正確的設(shè)計(jì)，沒(méi)有再討論的必要。可是我們大家想一想，增加一個(gè)零件就會(huì)增加成本。那有沒(méi)有別的結(jié)構(gòu)來(lái)代替止推墊圈的設(shè)計(jì)呢？

　　在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一冊(cè)關(guān)于材料的滑動(dòng)摩擦系數(shù)中介紹：鋼與青銅間在無(wú)潤(rùn)滑劑時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.15，在有潤(rùn)滑劑時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1～0.15；鋼與鑄鐵間在無(wú)潤(rùn)滑劑時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.18，在有潤(rùn)滑劑時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.05～0.15。從以上數(shù)據(jù)可看出，在有潤(rùn)滑劑存在的情況下，鋼與鑄鐵間的摩擦副優(yōu)于鋼與青銅間的摩擦副。而在設(shè)計(jì)時(shí)該處是有強(qiáng)制潤(rùn)滑的，這就為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了有力的理論基礎(chǔ)。圖2為不帶止推墊圈的空壓機(jī)箱體局部裝配圖和不帶止推墊圈的結(jié)構(gòu)圖。

　　現(xiàn)在看止推擋圈的結(jié)構(gòu)，為了潤(rùn)滑其上面開(kāi)了2個(gè)方槽用于潤(rùn)滑，可以參照這一原理在曲軸箱設(shè)計(jì)時(shí)將與曲軸相摩擦的端面采用鑄造的方式鑄出3個(gè)寬為4mm，高為2mm的潤(rùn)滑油槽，其作用同止推擋圈上的方槽相同，可以達(dá)到相同的潤(rùn)滑作用。

　　這樣改進(jìn)后可降低的成本包括：（1）節(jié)省一個(gè)止推擋圈，價(jià)格為2.52元；（2）曲軸箱加工時(shí)減少了兩道工序（安裝止推擋圈孔和鉆半孔）；（3）軸套孔部位的鑄鐵用量減少。 

 

　　可維修性問(wèn)題

　　隨著時(shí)代的發(fā)展，設(shè)計(jì)者的觀念也應(yīng)改變。過(guò)去由于用戶(hù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不行，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮產(chǎn)品的可維修性問(wèn)題。現(xiàn)在用戶(hù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力增強(qiáng)了，在空壓機(jī)使用出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不是更換個(gè)別零件，而是采用整體更換空壓機(jī)的方式來(lái)進(jìn)行維修的。為此，設(shè)計(jì)者可根據(jù)實(shí)際情況在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮產(chǎn)品的可維修性問(wèn)題，從而可顯著降低產(chǎn)品的成本。

　　改進(jìn)前的結(jié)構(gòu)圖如圖3a：為了滿足設(shè)計(jì)要求，我們用曲軸箱、0形圈、螺栓和墊圈、后蓋、回油接頭、銅密封墊圈這些零件的組合來(lái)達(dá)到進(jìn)油和回油的功能，而設(shè)計(jì)的目的也就是保證進(jìn)油和回油的通暢。同時(shí)由于是通過(guò)組合來(lái)完成的功能，還有可能存在由于裝配不當(dāng)而出現(xiàn)漏油的質(zhì)量隱患。

　　再看改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)圖如圖3b：將上述零件通過(guò)鑄造的方式結(jié)合在一起，減少了零件數(shù)量，減少了加工工序。同時(shí)由于曲軸箱在生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行打壓試驗(yàn)，可以從根本上杜絕漏油問(wèn)題。而改后的曲軸箱在加工方面并沒(méi)有增加加工難度。

　　上述改進(jìn)可節(jié)約的成本確是相當(dāng)可觀的：（1）回油接頭為2.8元；（2）銅密封墊圈為0.66元；（3）后端蓋為3.4元；（4）0型圈為0.5元；（5）4個(gè)M8x20螺栓為0.68元；（6）4個(gè)彈簧墊圈為0.06元。以上零件價(jià)值共計(jì)8.1元。 

 

 

　　螺栓連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不用的孔面往往采用墊片加蓋板通過(guò)螺栓連接的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　分析改進(jìn)前的后端結(jié)構(gòu)如圖4a：可以看出為了封堵后端面需要后墊片、后蓋、φ8平墊圈、M8×20螺栓共計(jì)四種零件才能完成其設(shè)計(jì)功能。該結(jié)構(gòu)由于存在螺紋裝配關(guān)系，在某些震動(dòng)情況下有可能還出現(xiàn)松動(dòng)和泄露問(wèn)題。

　　改變?cè)O(shè)計(jì)方法，看看改進(jìn)后的后端結(jié)構(gòu)如圖4b：新結(jié)構(gòu)僅僅用了一個(gè)后堵蓋與曲軸箱的過(guò)盈裝配就能夠達(dá)到我們的設(shè)計(jì)意圖，而且不存在螺紋松動(dòng)而出現(xiàn)的泄露隱患。另一方面還可以降低生產(chǎn)成本。

　　上述改進(jìn)可節(jié)約的成本確是相當(dāng)可觀的。原結(jié)構(gòu)的零件價(jià)值：（1）后蓋墊為0.41元；（2）后蓋為3元；（3）4個(gè)φ8平墊圈為0.07元；（4）4個(gè)M8×20螺栓為0.68元。以上零件價(jià)值共計(jì)4.16元。而新結(jié)構(gòu)的后堵蓋為0.6元，兩者光零件價(jià)值就節(jié)約3.56元。

　　從加工上看，改后結(jié)構(gòu)加工工藝簡(jiǎn)單，加工成本也降低，而且曲軸箱后端材料用料減少也降低了產(chǎn)品成本。 以上結(jié)構(gòu)已用于正常產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，并產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

 

 

　　結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)改變思路來(lái)改進(jìn)設(shè)計(jì)，可以顯著降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，幫助企業(yè)取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。