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1、1 研制 XF-400 型电动机轴承拆卸新工具湖北双环科技股份有限公司合成氨厂机电车间电气QC小组一、小组概况我们电气 QC小组，组建于 1990 年，曾屡获市优、省优、国优称号。本次活动属创新型，小组成员7 人，平均文化程度大专以上，由专业技术人员和一线工人组成，技术创新能力强，实践经验丰富。小组成员姓 名性别年龄文化程度组内分工受 QC培训童汉卿男39 大专组长48 课时靳社勇男41 大专组员48 课时魏建新男51 中技组员48 课时胡应强男32 大专组员36 课时冯明义男31 大专组员32 课时程志刚男29 本科组员32 课时肖阿萍女29 大专组员36 课时制表：肖阿萍 2004.4.6
2、 二、选择课题我厂净化车间 2#、3#二次脱碳泵，配用日本三菱公司早期产品XF-400 型电动机（290KW）。据统计，每年因为故障和正常维护，需要对两台电动机更换轴承10 件次以上，由于电动机轴伸过长，普通工具无法实现轴承的拆卸，通常用抛光机进行破坏性切割，如上图所示。这种方法存在以下问题：一、净化工段是有易燃易爆气体的场所，切割产生的火花易引发安全事故；二、检修时间长，仅拆卸轴承就需要2小时，其中办理动火证需要30 分钟，切割作业平均需要90 分钟。如果动火分析结果动火条件不满足，则检修工作不能进行。三、切割作业劳动强度高、耗费人力，如果切割操控不当易损害电动机主轴。为了改变这种状况，我们
3、通过多方努力寻求解决办法：首先想到的是通过提出采购计划，希望购买适用于该型电动机轴承拆卸的工具，采购人员根据我们提供的尺寸，花费很长时间从多种渠道求购，均没有找到，可见市场上没有符合我们尺寸要求的拆卸工具。此后，我们小组名称合成氨厂机电车间电气QC小组成立时间1990 年 8 月课题类型创新型注册日期2004 年 3 月课题注册号双环-氨-2004-8 本次活动时间2004 年 4 月 2004 年 12 月主轴电机转子轴承轴承内盖抛光机名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 11 页 -2 120分钟/件30分钟/件现状目标咨询了几家相关的工具生产厂家，了解到，制作这种
4、非标准工具的成本是普通工具的三到四倍，超过了我们能接受的范围。我们 QC小组了解到这些情况，经过讨论决定自己研制，以“研制 XF-400 型电动机轴承拆卸新工具”为课题展开活动。三、活动计划表确定课题后，我们制定了活动计划，并同实际完成情况汇如下表：计划实际计划时间计划内容4 月5 月6 月7 月8 月9 月10月11月12月选择课题设定目标提出各种方案并确定最佳方案制定对策实施对策确认效果标准化总结与今后打算四、目标设定2004 年 4 月 12 日，小组成员经过充分讨论确定如下目标：轴承拆卸时间，由原来的每件平均120 分钟，减少到 30 分钟。目标论证：一、必要性：1.缩短备机检修时间将
5、给稳定、连续生产提供更好的保障。2.消除拆换轴承过程中的动火作业，提高检修过程的安全性是我们共同的愿望；二、可行性：1.根据检修记录统计，相近容量Y 系列国产电动机轴承的拆换，我们使用专门拆卸工具，轴承拆卸时间通常为 30 分钟左右。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 11 页 -3 主轴45mm 360mm 电机转子轴承内盖轴承2.小组成员都经历过该型电机轴承拆卸的困难，因而对实现目标有强烈的愿望和坚定的决心。五、提出各种方案并确定最佳方案（一）、选择突破口2004 年 4 月 16日，小组成员首先对XF-400 型电动机以及现有的轴承拆卸工具进行详细了解：1.有关
6、 XF-400 型电动机的结构尺寸XF-400 型电动机轴伸长度：360mm；轴承内盖与轴承最大间距：45mm；轴承型号：6313（内径65mm、外径140mm）；轴承内盖直径：240mm；拆卸故障轴承所需拉力：约20 吨2D型螺旋三爪拉马的结构原理结构组成：螺杆、拉钩、拉钩座、连杆和连接螺丝；工作原理：螺杆顶端顶住电动机轴端中心，三根拉钩钩住轴承边沿，旋动螺杆，螺纹作前进推移，拉钩座和拉钩受力拉动轴承发生位移，从而实现拆卸。适用范围：电动机轴伸长度不超过225mm。3QL型液压三爪拉马的结构原理结构组成：油压千斤顶、支架和拉杆三部分；工作原理：千斤顶的顶端顶住电动机轴端中心，三根拉钩钩住轴承
7、边沿，在油压作用下千斤顶的顶端伸出，拉钩受力拉动轴承发生位移，从而实现拆卸。适用范围：电动机轴伸长度不超过240mm。4筒型螺杆拉马结构原理结构组成：螺杆、筒型罩、轴承套、外套环等组成。工作原理：调节螺杆顶住电动机轴端中心，顺时针旋动螺杆，筒型罩受力拉动轴承套和轴承一起发生位移，从而实现拆卸。适用范围：电动机轴伸长度不超过220mm。通过对上述情况的了解，小组认为：1.XF-400 型电动机轴伸过长是无法用普通工具拆卸的主要原因。2.将现有工具进行改造，来实现该型电动机轴承的拆卸，是较为快捷的方法。于是，接下来我们着重探讨了三种拉马改造的可能性。主轴轴承拉杆轴承内盖电机转子千斤顶顶伸端支架名师
8、资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 11 页 -4 拉 杆 全拉钩厚度工作紧固端5现有拉马改造的可行性分析改造对象D型螺旋三爪拉马改造方法由该型拉马的拆卸原理可知，拉钩的伸距必须大于电动机的轴伸长度，而 D型螺旋三爪拉马拉钩的最大伸矩为225 mm，远达不到 360mm，因而需要对拉钩作加长改造。即：增加拉钩长度。分析评价通过前面对其结构的了解可知，其S形拉钩是采用专门工艺，一次成型制造而成，工作时对其强度有严格要求，要在保证原有强度的基础上将其加长，小组不具备这样的技术条件。结论该方法不可行改造对象QL型液压三爪拉马改造方法由该型拉马的拆卸原理可知，拉杆的工作长度必须大
9、于电动机的轴伸长度，而现有的各种型号的拉杆长度都达不到360mm，需要对拉杆作加长改造。即：增加拉杆长度。分析评价拉杆是该型拉马的可选配件，不同吨级之间通常可以互换使用，使用焊接的方法能较容易实现拉杆的加长。结论该方法可行改造对象筒型螺杆拉马改造方法由其拆卸原理可知，用这种拉马拆卸轴承时，电动机轴伸端需要全部套入筒型罩内，那么只有增加筒型罩的长度，同时增加螺杆的长度，才能达到要求。即：增加筒型罩和螺杆长度。分析评价筒型罩和螺杆是该型拉马的主体结构，如果增加它们的长度而仍然保持原来的强度和配合精度，其难度很大，将超过本小组的能力范围。结论该方法不可行通过以上的分析评价，我们确立了本次活动的突破口
10、：选择 QL型液压三爪拉马进行改造。（二）、提出方案为了找到合适的改造方案，我们首先统计了QL型液压三爪拉马的拉杆尺寸：型号级别（吨）10 15 20 30 拉杆全长（mm）270 280 290 320 工作长度（mm）190 200 210 240 拉钩厚度（mm）30 30 40 50 紧固端截面14mm 16mm 18mm 20mm 工作部分截面16mm 16mm 18mm 18mm 20mm 20mm 30mm 30mm 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 11 页 -5 在以上尺寸的基础上小组提出了以下四种方案：方案内容评价结论方案一选定 10 吨级液压拉
11、马的拉钩，通过焊接的方式加长，工作长度由原来的190mm 增加到400mm。10 吨级液压拉马固定端是 14mm的圆钢，我们只能选择相同直径的圆钢加长，而其承受拉力达不到 20吨。不可行方案二选定 15 吨级液压拉马的拉钩，通过焊接的方式加长，工作长度由原来的200mm 增加到400mm。15 吨级液压拉马固定端是 16mm的圆钢，我们只能选择相同直径的圆钢加长，而其承受拉力达不到 20吨要求。不可行方案三选定 20 吨级液压拉马的拉钩，通过焊接的方式加长，工作长度由原来的220mm 增加到400mm。20 吨级液压拉马固定端是 18mm的圆钢，选择相同直径的圆钢加长，因而其承受拉力可望达到
12、20吨。待检验方案四选定 30 吨级液压拉马的拉钩，通过焊接的方式加长，工作长度由原来的240mm 增加到420mm，拉钩厚度 50mm 大于轴承与内盖最大间距45mm，我们将拉钩顶端切去 8mm。30 吨级液压拉马固定端是 20mm的圆钢，选择相同直径的圆钢加长后，其承受拉力能够超过 20 吨。但拉钩强度尚需检验。待检验于是，小组决定通过试验的方法检验方案三和方案四的可行性。4 月 28 日，我们选定了 20 吨级液压拉马的拉钩，通过焊接的方式加长，工作长度由原来的220mm 增加到 400mm如图所示：同时，选定了 30 吨级液压拉马的拉钩，通过焊接的方式加长，工作长度由原来的240mm
13、增加到 420mm，因拉钩厚度 50mm 大于轴承与内盖最大间距45mm，考虑到尺寸要求，我们将拉钩顶端切去8mm。如图所示：4 月 29 日，为了检验改造后拉杆的机械强度，我们在检修合成循环水160KW 电动机轴承时采用改进后的拉钩。当拆卸有较为严重故障的轴承时这两种经改造的拉杆先后都发生了变形，如图所示：拉杆为什么会发生了变形呢？小组马上对此进行了分析：通过分析发现：作用在拉杆两端的力产生了扭力矩，拉力越大扭力矩越大，当拆卸故障轴承，特别是发热后与主轴粘结的轴承时，将产生很大的扭力矩，使得 20吨级拉杆的焊接部分（18mm 的圆钢）发生了弯曲，可见圆钢强度不够；而30 吨级拉杆的拉钩发生了
14、撕裂，则是因为将拉钩头切除了8mm,失去了其原有的强度。通过试验可见：方案三不可行，方案四仍需继续进行改进。（三）方案的改进220mm改造前400mm改造后焊点拉杆受力情况FF变形后的拉杆（20吨）变形后的拉杆（30吨）240mm改造前420mm改造后焊点名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 11 页 -6 针对以上情况，小组成员决定对方案四进行改进：选用 30 吨级的拉杆，用直径 20mm的圆钢焊接加长，并保持拉钩原有的厚度。针对拉钩不能够直接钩住轴承（拉钩厚度50mm 大于轴承与内盖最大间距45mm）的情况,我们想到制作一只卡盘置于轴承与内盖之间，让拉钩挂住卡盘的边
15、沿，在油压驱动下，通过拉杆和卡盘拉动轴承，实现拆卸。在选择卡盘的厚度尺寸时，小组内出现两种观点：年轻组员们通过计算认为选择厚度16mm 钢板比较合理；而年长组员根据经验认为20mm 厚度的钢板更为可靠。于是，大家决定用 对 比 试 验 加以验证。5 月 8 日，我们将 30 吨级液 压 拉 马 的 拉钩，用直径 20mm的 圆 钢 焊 接 加长，分 别 选 择16mm、20mm 厚度的钢板制作卡盘：5 月 12 日在检修空分循环水130KW 电动机轴承时我们试用改进后的拉马。结果使用厚度16mm 的卡盘时，在拉力作用下卡盘发生了变形；随后我们又换上厚度20mm 卡盘，而这一次卡盘保持完好，但拉
16、杆再次发生弯曲。出现以上现象后，我们共同分析了这次失败的原因：（1）、虽然我们按故障轴承拆卸平均拉力 20 吨计算，选择了16mm 厚的卡盘，但是过度发热的轴承使得实际承受的拉力超过了20 吨，而且拉力增加，卡盘受到的力矩将成倍增加，结果实际产生的力矩很容易超过卡盘的承受范围，因而使卡盘变形。（2）、小组仔细分析了原配拉杆结构，30 吨级拉杆尾端紧固部分是直径20mm 圆钢，工卡 盘拉杆卡盘主轴轴承电机转子轴承内盖顶伸端支架千斤顶变形后的卡盘厚度 16mm的卡盘改造后拉杆焊点变形的拉杆工作部分紧固部分20mm 圆钢F 容易弯曲30mm 30mm 方钢F 不易弯曲F易弯曲部分改造后拉杆的受力改造
17、后拉杆焊点卡盘340mm 80mm 厚度 16mm 厚度 20mm 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 11 页 -7 作部分是 3030mm 的方钢，工作时主要由工作部分承受扭力矩，而紧固部分主要承受拉力。然而通过我们改造加长后的拉杆，工作部分包含了直径20mm 圆钢和 3030mm 的方钢，这样直径 20mm 的圆钢部分承受同样的扭力矩，因此整体更容易发生弯曲。（四）确定最佳方案5月 18 日小组成员一起继续探讨解决方案，多次试验使我们认识到：改造后，如果削弱了拉马应有的强度，那将肯定存在不足。我们吸取了以往的经验教训，在方案四的基础上，通过讨论形成如下两种方案：
18、方案一：改造方法：制作卡盘和圆盘，卡盘放置于轴承与内盖间，圆盘从主轴套入，用三根螺栓将圆盘和卡盘连接，拉马的拉钩挂住圆盘的边沿，液压推力通过拉杆、圆盘、螺栓及卡盘带动轴承，以实现拆卸。方案二：改造方法：放弃使用原拉马的拉杆，用圆钢制作直拉杆，拉杆直径和长度根据需要确定；制 作 卡 盘 放置 于 轴 承 与内盖之间，直拉 杆 的 一 端与卡盘连接，另 一 端 与 拉马 的 支 架 连接，由液压机构驱动，通过拉杆、卡盘带动轴承，实现拆卸。对以上两种方案，我们通过计算进行对比分析：计算依据：设定拉杆所受拉力F30吨；直拉杆 20mm；拉杆工作部分方钢3030mm；圆盘300mm；卡盘 240mm；轴
19、承外径 140mm；螺栓 20mm。M 力矩；L 力臂；1 吨104牛a、标准拉马：拉杆所受扭力矩：M FL10 吨30 毫米 3000N.M 轴承最大受力面积，即拉钩与轴承的接触面积：Sab33030mm22700 mm2b、方案一：拉杆所受扭力矩：M FL10 吨10 毫米 1000N.M 圆盘卡盘圆盘连接螺栓拉杆卡盘主轴轴承电机转子轴承内盖顶伸端支架千斤顶卡盘电机转子轴承轴承内盖卡盘螺帽顶伸端千斤顶支架螺帽螺冒拉杆名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 11 页 -8 轴承最大受力面积，卡盘与轴承的接触面积：S轴承外圆面积 卡盘内圆面积 缺口面积702402（708
20、00.5 402）7274 mm2c、方案二：拉杆所受扭力矩：M FL10 吨30 毫米 3000N.M 圆盘所受扭力矩：M FL10 吨（30014020）2 毫米 6000N.M 轴承最大受力面积，卡盘与轴承的接触面积：S轴承外圆面积 卡盘内圆面积 缺口面积702402（70800.5 402）7274 mm2通过计算我们作出如下评价：方案一中使用原有的拉马，不做改动，拉马强度得到保证；但圆盘所承受的扭力矩为拉杆的两倍，达到6000N.M，因此容易发生变形。方案二中拉杆所受扭力矩只有标准拉马的三分之一，那么在受到 30 吨拉力时拉杆将不会变形；增加卡盘后轴承受力面积大为提高，那么在拆卸时轴
21、承的受力将更加均匀、平稳。综合对比如下：方案拉杆所受扭力矩轴承最大受力面积稳定性圆盘制作操作方案一3000N.M 7274mm2差要求高不便方案二1000N.M 7274mm2好无方便标准拉马3000N.M 2700mm2一般无方便小组经过了充分比较，决定将方案二作为最佳方案，同时报合成氨厂设备科审批，并很快得到批准。六、制定对策我们针对 30 吨级普通拉马的结构局限因素，列出相应的对策,绘制如下:序号因素对策目标措施完成时间负责人1 拉杆长度过短增 加 拉杆长度使拉杆长度大于电动机轴伸长度选择直径 20mm的圆钢制作满足长度要求的直拉杆6.28 魏建新2 拉钩过厚无法挂住轴承通 过 卡盘 拉
22、 动轴承用拉杆和卡盘配合，带动轴承实现拆卸选择厚度 20mm 钢板制作卡盘，合理选择拉杆两端螺帽厚度和轴承与内盖间距的配合，7.6 胡应强3 拉杆承受扭力矩大减 小 拉杆 所 受力矩拉杆所受力矩不超过其所能承受的范围合理设计卡盘上拉杆穿孔位置，减小拉杆受力的力臂。7.10 靳社勇七、对策实施依据对策表我们进行了逐一实施：50mm 400mm 50mm 拉杆20mm 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 11 页 -9 卡盘上螺孔分布轴承轴承与卡盘的配合实施一、2004 年 6 月 27 日，我们使用直径 20mm 的圆钢，考虑电动机轴伸长度360mm，两端紧固螺纹 10
23、0mm，留余量 40mm，以总长度 500mm 制作完成三根直拉杆，如下图所示：实施二、根据卡盘所需要的强度，选择 20mm 厚的钢板制作卡盘，因轴承与内盖间距45mm，故拉杆选配螺帽厚度23mm，轴承内、外径65mm、140mm，卡盘内、外径取 80mm、240mm 制作如下：实施三、轴承外径 140mm，卡盘上螺杆穿孔与卡盘中心距离80mm，螺孔成 1200 均匀分布，如下图所示：八、效果检查一、目标检查2004 年 7 月 14 日，3#电动机需要更换前后轴承，于是，我们便将新制作的工具用于轴承的拆卸，检修过程中发现负荷端轴承由于过热而与主轴有粘结现象，但仍然顺利地实现了拆卸，而且拉杆和
24、卡盘保持完好。到 11 月 29 日，我们用这种方法拆换轴承共6 件次，效果都很理想。检修统计如下：日期7.14 7.23 10.27 11.20 合计平均用时设备号3#2#3#2#拆换件数2 2 1 1 6 所用时间55分钟50分钟25 分钟30 分钟160 分钟27 分钟根据统计结果我们将活动前、所设目标以及活动后的检修时间对比如下：二、成果分析（1）有形成果：a、XF-400 型电动机轴承拆卸再也无须动火，大大提高了检修的安全性；减小了轴承检修强度，提高了工作效率，为生产的连续稳定提供了更好的保障。b、经济效益计算：试验费用:169 元;拉杆、卡盘制作费：180+246=426 元卡盘2
25、40mm 80mm 轴承卡盘螺冒拉杆轴承内盖螺冒拉杆轴承轴承内盖卡盘电机转子螺冒螺冒顶伸端千斤顶支架活动前目 标活动后120 分钟 27 分钟30分钟名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 11 页 -10 活动前活动后个人能力QCC 知识解决问题的信心团队精神创新意识定制非标准工具要花费：6500 元通过活动节约费用：6500 169 426=5905元（2）无形成果：通过本次 QC活动，我们小组成员在创新意识、个人能力、QCC 知识、解决问题的信心以及团队精神都得到提高。我们将活动前后的状态进行了如下比较：并绘制了雷达图：九、标准化（一）、在其它型号电动机轴承检修过程
26、中试用后发现，使用该工具避免了普通拉马拉钩不易挂到位、以及拉杆受力不均等问题，取得了良好效果，于是小组为此又定制一套拉杆和二副卡盘供多种型号电动机轴承检修使用，并规定了配合适用范围：拉杆长度卡盘规格（厚度内径外径）单位（mm）适用轴承型号范围320mm 30130400 320324 20105320 314319 2080240 313308 500mm 2080240 XF-400 型电动机用（二）、小组制定轴承拆卸工具的使用与维护规定以车间文件形式下发检修班，并纳入检修规程中。通过标准化，我们将这种工具应用到多种型号电动机轴承的检修过程中，2004 年 12 月到 2005 年 4 月期
27、间，我们用这种工具拆换轴承达15 件，轴承拆卸所花时间统计如下：十、总结、体会及今后打算本次 QC活动，我们选择了创新型课题，虽然活动过程经历了一些挫折，多次试验未获成功，但幸运的是我们正确地选择了突破口，并一直坚持下去，终于依靠集体的智慧和力量，用创新的观念提出了有效的方案，实现了多年以来的愿望。同时，更深刻地体会到在创新型课题活动中，正确选择突破口对于课题的重要意义。本次目标的实现，更增强了我们解决困项目自我评价（得分）活动前活动后创新意识2 4 个人能力3 5 QCC 知识2 4 解决问题的信心3 5 团队精神3 5 轴承型号313 314 317 319 324 合计平均每件用时拆换件数5 3 3 2 2 15 所用时间120 分钟60 分钟80 分钟50 分钟60 分钟370 分钟24.6 分钟名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 11 页 -11 难的决心和处理问题的能力。今后，我们将会继续深入地开展QC活动，力求更多、更有效地解决实际工作中的难题，为企业再做贡献！名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 11 页 -