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        鐵路用滾子軸承除脂裝置的設(shè)計(jì)

        一、提出的方法

        1.1 框圖

        現(xiàn)有方法和新除脂方法的框圖如圖1所示。

        圖1 框圖

        1.2 算法

        ●開(kāi)始

        ●選擇1套滿脂軸承將軸承垂直放置進(jìn)清洗機(jī)

        ●當(dāng)壓縮空氣和煤油通過(guò)軸承時(shí),將從軸承中除脂

        ●完成軸承清洗

        ●結(jié)束


        1.3 流程圖

        流程圖如圖2所示。


        圖2 流程圖


        二、討論

        2.1 現(xiàn)有方法

        將圓柱滾子軸承拿到清洗區(qū),先使用煤油清洗,可去除軸承中的部分潤(rùn)滑脂。再使用壓力為0.8~ 1.0 MPa的壓縮空氣完全清洗,使用某潤(rùn)滑油公司的Servo gem 3和Lithon 3清洗軸承。此方法的主要弊端在于:清洗用的化學(xué)制品會(huì)對(duì)人體健康造成損害,且浪費(fèi)煤油和壓縮空氣;手工清洗花費(fèi)的時(shí)間也更多。新的清洗方法能提高安全性,減小工作強(qiáng)度,減少工作時(shí)長(zhǎng),降低人工成本,減少浪費(fèi)。其工作原理詳見(jiàn)第3.1節(jié)。


        2.2 部件描述

        2.2.1 軸承

        維修手冊(cè)中標(biāo)準(zhǔn)尺寸的牽引電機(jī)HS-15250A滾子軸承CAD 3D圖如圖3所示,其外徑為150 mm,寬度為30 mm。


        圖3 滾子軸承

        2.2.2 外殼

        外殼用于固定軸承。外殼頂部有2條管道,一條用于煤油通過(guò),另一條用于壓縮空氣通過(guò)。在外殼兩側(cè)放置方向相反的壓縮空氣管道,用以旋轉(zhuǎn)軸承。建議使用低碳鋼作為外殼材料,原因是其具有抗拉強(qiáng)度高、耐用、重量輕且材料常見(jiàn)等優(yōu)點(diǎn)。低碳鋼外殼可焊接制成,若采用氣割制成則費(fèi)用相對(duì)更高。外殼如圖4所示。

        圖4 外殼

        2.2.3 鎖緊裝置和排水區(qū)域

        當(dāng)軸承水平放置而外殼垂直放置時(shí),鎖緊裝置用于固定軸承。排水區(qū)域應(yīng)足夠大,以保證沖洗掉軸承上的煤油。


        2.2.4 詳圖

        拆分后的各零件如圖5所示,有助于對(duì)各零件有更清晰的了解。

        圖5 各零件的詳細(xì)視圖

        2.2.5 組裝

        組裝后的清洗機(jī)如圖6所示。

        圖6 組裝后的清洗機(jī)

        三、結(jié)果分析

        3.1 工作

        清洗機(jī)的首要原則是較小密度的煤油和空氣混合物能完全清除軸承中的潤(rùn)滑脂并收集在排水槽中。當(dāng)外殼頂部管道噴射煤油時(shí),外殼頂部另一管道同時(shí)噴射壓縮空氣,由計(jì)量管道計(jì)算煤油和壓縮空氣的流量。在外殼兩側(cè)設(shè)置鎖緊裝置以確保軸承能被充分清洗。壓縮空氣由側(cè)面管道噴出使軸承旋轉(zhuǎn),保證潤(rùn)滑脂能在較短時(shí)間內(nèi)被有效去除和清洗。使用后的煤油將被收集在底部的排水槽中,這樣過(guò)濾后的煤油可重復(fù)使用以達(dá)到相同的目的。


        3.2 設(shè)計(jì)建議

        3.2.1 外殼

        圓柱滾子軸承標(biāo)準(zhǔn)尺寸為外徑150 mm,寬度30 mm,故外殼內(nèi)徑為155 mm,游隙為5 mm。寬度方向上不需要游隙,故外殼寬度為30 mm。外殼與軸承的配置如圖7所示以保證清洗時(shí)外殼能固定軸承。

        圖7  外殼

        3.2.2 外殼頂部管徑

        較小的壓縮空氣管徑會(huì)使壓縮空氣流速提高,合適的管徑能減少煤油的浪費(fèi)。


        3.2.3 排水區(qū)域

        較大的排水區(qū)域固然能使清洗效率更高,但也會(huì)導(dǎo)致煤油浪費(fèi),所以排水區(qū)域應(yīng)適中,以減少浪費(fèi)。


        3.2.4 計(jì)算公式

        清洗機(jī)的詳細(xì)計(jì)算公式如下:

        a)排水面積=長(zhǎng)x寬;

        b)所占體積=設(shè)備面積x高度;

        c)設(shè)備重量=所占體積x材料密度;

        d)材料費(fèi)用=重量x單位重量成本。


        3.2.5 自動(dòng)除脂優(yōu)點(diǎn)

        a)相對(duì)于手工除脂,花費(fèi)時(shí)間更短;

        b)工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低;

        c)相對(duì)于手工除脂,更節(jié)約煤油;

        d)更安全,對(duì)人體健康無(wú)害。


        3.2.6 研究方向

        a)可使用傳感器使清洗自動(dòng)化;

        b)通過(guò)傳感器的應(yīng)用,由電腦控制壓縮空氣和煤油,實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)的遠(yuǎn)程控制;

        c)使用更輕的材料實(shí)現(xiàn)清洗機(jī)的便攜化。


        四、結(jié)束語(yǔ)

        介紹了滾子軸承潤(rùn)滑脂自動(dòng)清洗機(jī),能減少煤油和壓縮空氣的浪費(fèi),減輕清洗滾子軸承所使用的化學(xué)制品對(duì)人體健康的損害,減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度。清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)易,工作原理也較為簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便。在排水區(qū)域收集的煤油過(guò)濾后能重新使用,故能降低滾子軸承除脂費(fèi)用。相對(duì)手工除脂方法,其具有明顯優(yōu)勢(shì)。

        (參考文獻(xiàn)略)

        來(lái)源:《International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering》, 2019, 8(10):2431 -2434.

        作者:Anupoju Sai Vamsi等

        翻譯:張博文  校對(duì):杜曉宇

        整理、排版:軸承雜志社



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