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一种活塞杆与十字头连接结构的改进

发布时间:2019-12-04
徐月兰
(无锡压缩机股份有限公司,江苏无锡 214145)
  1 引言
  工艺流程用往复活塞压缩机是广泛应用于各行业中的一种重要设备,十字头是曲柄连杆机构中将驱动机的旋转运动转化成往复直线运动的重要机件。十字头与活塞杆连接方式有很多种。螺纹连接、联轴器连接、法兰连接和楔连接。图1是螺纹连接中的一种结构,其特点是十字头与活塞杆依靠螺纹连接,用液压螺母紧固。此种方式结构简单,活塞与气缸间的止点间隙可通过活塞杆与十字头的连接螺纹调节。但由于十字头与液压螺母是紧密贴合的,活塞杆在此区间所能产生的弹性变形非常小,即使安装时给予了很大的预紧力,在受到冲击载荷时仍易松动。且活塞在调整止点间隙时需连活塞部件一起旋转,对尺寸大、重量重的活塞非常不便。
  2 结构的改良
  2.1法兰式连接结构与螺纹式连接结构的比较 大部分的大型往复活塞压缩机,其活塞杆与十字头的连接都采用液压拉伸的方式来上紧连接螺母。而采用液压拉伸方式来上紧螺母,主要是靠液压加载后连接螺柱产生一定量的弹性变形,在2个连接件间产生间隙,通过螺母的旋转,消除间隙。当此间隙消除后,螺柱的弹性变形依然存在,形成必要的预紧。因往复活塞式压缩机的载荷带有一定的冲击性,若在此冲击载荷下产生的弹性变形量大于安装预紧时所产生的变形量时,螺母易发生松脱。图1所示的结构因产生的弹性变形量太小,仅0.02~0.05mm左右,故采用此结构的机组曾发生过若干次螺母松脱的故障。
  针对上述结构的不足,出现了另一种结构,法兰式连接结构见图2。
  此结构的特点是在活塞杆上增设了一个弹性区间,位于液压拉伸螺母到活塞杆与连接法兰的配合台阶面之间。安装时先将连接法兰和液压拉伸螺母装上活塞杆,再用液压拉伸的方法将这3个零件紧固在一起,因活塞杆上设置了弹性变形区间,故紧固时有了合适的弹性变形,以保证这3个零件在受到冲击载荷时也不会松脱。连接法兰与十字头也是用液压拉伸的方法来紧固的,这样既能保证要求的预紧力,操作也较简单。考虑到中、大型机组活塞杆的对中调整和止点间隙的调整,本结构设置了一个调整圈和一组调隙片,调整圈和调隙片如图3、4所示。对中调整时由图2中的序3调整圈和序4调整螺钉共同来完成,最后由序5铅丝将调节螺钉锁紧。活塞的止点间隙可通过一组不同厚度的调隙片来调整,调隙片做成剖分结构。按需插入适当厚度的调隙片即可调整活塞的止点间隙,不再需要转动活塞,待活塞杆的中心和止点间隙都调整好后,用液压方式上紧连接螺柱和连接螺母。

  另外在对称平衡型压缩机中,有时因两侧的活塞重量相差悬殊,对两侧的往复重量还需进行配重,此时可通过改变连接法兰的外圆大小和厚度来实现。
  以上是法兰式连接结构优越于螺纹式连接的几个方面。
  2.2对现有法兰式连接结构的改进
  对于图2的结构,活塞杆对中调节结构方面存在一些不足。首先调整圈的工艺性较差,具体结构详见图3。它的形位公差很难做到,需借助一定的工装才能完成。对于工艺活塞压缩机的特点,单件小批量,这无疑是增加了成本;其次在对中调节结束,用铅丝锁紧调整螺钉存在安全隐患,同时也不美观。因活塞杆与十字头均为动零件,长时间的将一铅丝绕一圈固定在该零件上不安全,而且一旦活塞杆与十字头的对中需重新调整时也不方便。为此我们对图2的法兰连接结构,在活塞杆对中调节方面做了适当的改进,详见图5。
  本结构设置了一套对中调整工具,同时将调整圈的结构也进行了改进。图5中的序4调整圈见图6。
  显然该调整圈的工艺性较图3得到了改善。对中调整工具由压板、调节螺钉和夹圈组成(见图7)。2个半圆形的夹圈固定在十字头头部,在水平和垂直方向上各设置二块压板,压板压在调整圈4上,通过调整螺钉,可推动调整圈4作水平和垂直方向的移动,从而调整活塞杆的中心位置,操作方便。活塞杆中心位置调整好后,可将此套工具拆除。
  3 结论
  改进后的结构具有以下优点:(1)安装方便;(2)可靠性高;(3)工艺性好。对于中、大型的活塞压缩机,活塞杆与十字头的连接法兰式结构替代螺纹式结构是一种必然。对于法兰式连接的结构,活塞杆的对中又提出了一种改良,希望对大家能够有所帮助。
来源:《压缩机技术》2015年第A01期


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