張亞萍 

摘 要：某型號玉米籽粒（lì）聯（lián）合收獲機的（de）風篩中間軸在作業過（guò）程中（zhōng）多次出現斷軸故障，致使收獲機不能進（jìn）行正常生（shēng）產作業。通過對（duì）該機作業過程的維護保養、操作環節的深（shēn）入調查以及相關零（líng）部件設計結構的深入分析找出了該收獲機風篩中間軸的斷軸原（yuán）因，改進後機器運行良好。 
關鍵詞：風篩中間（jiān）軸；故障；分析；改進
0　引言
自（zì）走式玉米籽粒聯合（hé）收獲機能一次（cì）完成玉米收割、拉莖摘穗、輸送（sòng）、脫粒、清選（xuǎn）、淨籽、卸糧等環節，大（dà）大（dà）地縮短了玉米的（de）收獲周期，減少勞動強度，降（jiàng）低收（shōu）獲成本，提（tí）高作業效率。但（dàn）是，由於（yú）個別機型（xíng）中存在著零部件結（jié）構設計的問（wèn）題，使機器（qì）在作業過程中頻繁出現故障，不能正常工作，給用（yòng）戶造成很大的（de）損失。合理的零部件結構（gòu）設計，是確（què）保玉米籽（zǐ）粒收獲機作業過程中運行穩定、工作可靠、低故障率的前（qián）提和關（guān）鍵，需要農機裝備的設計（jì）和生產者加以重（chóng）視。
1　故障現象
某農（nóng）戶購置了一台4YZ-6型玉米籽粒（lì）聯合收獲機，在進行玉米收獲（huò）生（shēng）產作業過程中，頻繁出（chū）現風篩中間軸斷軸現象，雖經企業售後人員多次到現場服務均未得（dé）到有效解決，致使玉米籽粒收獲（huò）機（jī）不能正常作業而（ér）停機。經了解，用戶在該玉米籽（zǐ）粒收獲（huò）機的使用過程中，嚴格執行產品出廠（chǎng）使用說明書的規定（dìng），對機器進（jìn）行操作和進行維護（hù）保養，並存有每次維（wéi）護保養記錄，基本可以排除機器因（yīn）使（shǐ）用（yòng）保養不當（dāng）造成故障的因素。
2　原因分析
2.1 風（fēng）篩中間（jiān）軸外側支撐（chēng）點選（xuǎn）擇不合理
該機風篩中間（jiān）軸的安裝狀況及斷裂軸局部結構，如圖1、圖2所示。從圖中可以看到，該機風篩中間軸有兩道支撐，內側的支撐是通過一剛度較好的支架（jià）支撐（chēng）在整機的底盤機架（jià）上（見圖1），支撐較好（hǎo）；但（dàn）外側的軸承座支撐點設計存在缺陷（見圖2）。首（shǒu）先（xiān），外側軸承座的受力點設計在了強度（dù）和剛度很（hěn）弱的提升機的外殼體上，而不是整機的機架上，雖然提升機殼體外（wài）壁的受力點處打了（le）一個（gè）加強補丁，但（dàn）壁厚1.5 mm左右的提升機外殼體強度和剛度很低，不足以對該軸徑向力實現有（yǒu）效支撐；其次，外側軸（zhóu）承座支架也是一薄板件，並與提升機外殼上的支點用兩個M8螺栓固定，這樣的設（shè）計更增加了外側支座的柔性（xìng）。由於該（gāi）軸外側皮帶（dài）輪處受力（lì）點距離內側支撐較好的軸承支座較（jiào）遠（大約（yuē）320 mm，見（jiàn）圖2），外側（cè）軸（zhóu）承（chéng）座又沒有得到有效的支撐，使該軸（zhóu）形成懸臂軸，當整機作業時由於外側軸承支座不能有效支撐，會使該軸靠近內側軸承支座處承受很大的彎扭交變載荷，這種情況會嚴重影響風篩中間軸（zhóu）的使（shǐ）用壽（shòu）命，增加斷軸幾率。

圖1 風（fēng）篩中間軸內側支撐狀（zhuàng）況

圖2 風篩中間軸局部結構圖

2.2 風篩中間軸的機械性能不能滿足使用要求
經查該（gāi）軸的技術（shù）文件顯示，該軸（zhóu）選用的是45號冷拔圓鋼，且裝機狀態仍然是冷拔毛料狀態，沒（méi）有進行調質（zhì）處理，未經調質處理的（de）冷拔料內部組織存在較（jiào）大的（de）內應力，其機（jī）械性能（néng）與進行（háng）調質處理後的機械性能相比下降很多（duō），當（dāng）加載（zǎi）彎扭交（jiāo）變載荷後容易產生應力集中而斷軸。
2.3 風篩（shāi）中間軸與其上裝配的軸承之間的機械配合選擇不合理
經分解（jiě）該軸及查看該（gāi）軸的技術文件顯示，該軸為外徑統一尺寸的無（wú）台階光軸，其（qí）外徑尺寸公差選的是IT9級（35-0.062+0），說明該軸（zhóu）與軸上的兩個軸承（chéng）內環之間的（de）配（pèi）合（hé）尺寸也是IT9級（35-0.062+0），這樣（yàng）的配合明顯違背（bèi）機（jī）械設計原則，按著機（jī）械設計原（yuán）則，與軸承的配合應選擇過盈或過度（dù）配合，相配合的公差帶一般應（yīng）選擇（zé）IT5～IT7級（jí），而涉案風篩中間軸選擇了IT9級，當該機（jī）的風篩中間軸外徑尺寸處於下偏差區間時，風篩中間軸與軸（zhóu）承（chéng）內環內（nèi）徑的配合屬於間隙（xì）配合，會形成轉套，即軸承的內環內徑與風篩中間軸外徑產生相對轉（zhuǎn）動，在加載的情況下，長時間相對（duì）轉動（dòng）摩擦會造成（chéng）風機軸及軸承發熱、退火，甚至咬死斷軸。這種風機軸與軸（zhóu）承的間隙配合的設計還使外側本就支撐剛度欠缺（quē）的（de）零件軸運轉過程中受力更加複雜，更加（jiā）劇了斷軸的（de）風險。
3　改進方案
綜上（shàng）所述，該型號玉米籽粒聯合（hé）收獲（huò）機的風篩中間軸，在作業過程（chéng）中（zhōng）多次出現斷軸（zhóu）故障，主要是局部結構設（shè）計不合理，一是該（gāi）軸的外部支撐剛度和強度不（bú）足，支點選（xuǎn）擇有誤，使外部軸承受力沒（méi）有得到（dào）有效（xiào）支撐;二（èr）是該軸材料沒有進行必要的（de）熱處理，其機械性能不能滿足零（líng）件的使用要求；三是該軸的外表麵與軸（zhóu）承的配合選擇不（bú）合理。針對（duì）上述分析對該軸做如下改（gǎi）進（jìn）： 
（1）重新設計該軸的外部支撐，使該（gāi）軸的外部支撐點與該機整機機架相連，使該（gāi）軸的外部支撐端（duān）的受力直接作用在剛度良好的整機機架上（shàng），從而使該軸在作業（yè）過程中運行狀態（tài）穩定。
（2）提高該軸的選材牌號或對（duì）該軸進行調質處（chù）理，提高對該軸的熱處理技術要求，從（cóng）而提（tí）高零件的機械性能滿足使用要求。 
（3）合理選擇軸與軸承之（zhī）間的配合（hé），針對本機的實際情況軸與（yǔ）軸承之間的（de）配合選擇IT6級，是該軸在運行期間配合穩定。 
4　結論
該玉米（mǐ）籽（zǐ）粒收獲機風篩中間軸多次（cì）出現斷軸事故的原因，是存在局部結構設計問題，經上述改進（jìn）後作業運行（háng）良好。 

 來源：《農機使（shǐ）用與維修》2020年03期