魏秋红，郑友益

（河南理工大学机械工程学院，河南 焦作 454003）

1 挤浆机及挤压辊简介

BZT300挤浆机结构主要由机架、散浆辊、多隔仓转鼓、挤压辊、主压辊、落料辊、涨紧辊、刮刀、网带等组成。其工作过程是输送到进浆口的浆液由散浆辊将其均布于网带上，随着转鼓带动网带转动，让浆液逐步与挤压辊接触，且压力逐级加大。挤压后的浆饼经落料辊和刮刀配合，使其进入下一工序。挤压辊的结构包括轴头、腹板、轴管、包胶层四部分。轴头与腹板焊接后，再与轴管焊接，最后在轴管外部包20mm厚度的天然橡胶。实际使用中发现轴头与腹板焊接处最容易断裂，严重影响生产加工。文章针对挤压辊轴头在运行3500h左右的突然断裂，提出对轴头组件的结构及装配工艺改进。

2 轴头断裂原因剖析

挤压辊所受压力为50～60 kN，因设计时考虑成本等问题，将轴头与腹板进行焊接装配，轴头采用45钢调质处理。经过前期的有限元分析校核（轴头与腹板的焊接位置应力集中达到235 MPa＜σs355 MPa）和金相组织观察发现，焊接后的高温对于轴头焊接处的调质组织产生破坏，焊接热影响区使焊缝产生裂纹和应力集中，用户为了获得较大的浆饼干度，往往在挤压辊上施加上限的压力，最终导致疲劳加剧，寿命缩短，从而出现了文中所提到的突然断裂现象。

3 轴头结构及装配工艺的改进

3.1 加大轴头安全系数

原来设计的轴头焊接处直径为90mm，虽能满足使用要求，但设计中忽略了挤压辊长期工作在极限压力下的现状，且焊接高温对轴头调质材料产生了破坏，导致安全系数降低，使用寿命缩短。基于以上原因，现对轴头的直径加大至120mm，提高安全系数，如图1所示。

3.2 轴头与轴管装配工艺的改进

由于焊接高温破坏了45钢调质后的微观组织，削弱轴的承载能力，降低了轴的强度。因此，改变以往的轴头与腹板的焊接处理，改用轴头与轴套的热装工艺，进而解决轴头断裂的问题。

图1 改进后的轴头尺寸

挤压辊总装时，首先将轴套加热至250～300°，与轴头进行热装，热装过程中传给轴头的热量远远比焊接时的温度低，不至于对轴的连接处的组织产生破坏。然后将轴管加热至250～300°，将轴头组件与轴管进行热装，这时温度对轴头的影响更小，从而有效防止轴的调质组织被破坏，可保证轴的设计强度，延长使用寿命。

改用热装工艺后的轴头组件的装配工序如下：

轴和套配合面精加工、轴、套的其余尺寸粗加工→轴头调质→轴头与轴套热装→热装后一夹一顶将轴套外圆精加工至配合尺寸。

各工序简图如图2所示：

图2 改进后的轴头组件加工装配工序简图

4 结语

通过对挤压辊轴头断裂的分析，将轴头尺寸及装配工艺进行改进，缓解了挤压辊长期处于上限压力轴头安全系数不足的问题；同时改变原来轴头组件的装配工艺，避免焊接时高温对调质轴的组织破坏，解决了生产实际难题。