電動扳手在大型離心式注水泵的修理過程中，拆、裝穿杠螺絲是一項繁重的體力勞動。自從引進電動扳手后，此項工作實現了機械化，工人的勞動強度大大降低。然而在使用過程中，該設備也逐漸暴露出壽命較短的問題，具統計可知，每臺設備平均大修10臺注水泵后就無法繼續使用，設備利用率極低，成本消耗日益劇增，同時極大地影響了原油生產進度。因此，利用現有設備和技術條件對電動扳手加以改進，預期將設備使用壽命延長為原來的2倍，即由原來的每臺電動扳手大修注水泵10臺延長為大修20臺。

  第一.電動扳手失效的原因分析

    電動扳手的工作原理為電機經行星齒輪機構減速后，將動力傳遞給沖擊頭，沖擊頭兩凸頭通過扳軸爪帶動扳軸旋轉，由扳軸完成動力輸出。電動扳手使用一段時間后開始出現輸出動力下降的現象，隨著設備的繼續使用，輸出動力繼續下降，直至無法工作。

    通過對電動扳手進行解體觀察，發現所有使用過的電動扳手，其扳軸工作面無一例外地發生了嚴重磨損。

    磨損后的工作面是與原工作面成大約45度角的一個斜面，這個斜面在工作中將使作用在扳軸上的沖擊力分散。沖擊力分散后，電動扳手內部各部件的受力情況也隨之改變。沖擊力的分散情況如圖1所示。由于磨損面與工作面成大約45度角，所以a角也約為45。，此時F。一F2一F≈0．7F。由此可見，磨損面將沖擊力分散了30%，則與F有關的扭轉力矩M也相應減小，輸出動力被削弱了。分散出去的力F2沿軸線方向傳遞給扳軸，使扳軸

    直接沖擊前殼體，造成鑄鐵前殼體的工作狀況惡化。不僅如此，力F2在把扳軸壓向殼體的同時，會使扳軸與殼體之間在短時間內產生一個較大的摩擦力矩Mf。在正常工作狀態下，扭轉力矩M只需克服外部阻力M(即松、緊螺母的阻力矩)即可。工作面磨損后，不但扭轉力矩M自身被削弱，它還要再克服這個摩擦力矩Mf。當輸出動力不能克服這些阻力的合力時，電動扳手就無法工作了，這正符合電動扳手的失效過程。

    第二.制定對策

    通過論證，找出了設備失效的主要原因。只要解決磨損問題，就可有效延長電動扳手的使用壽命。由于扳軸磨損比沖擊頭嚴重得多，所以，先解決扳軸磨損的問題。若此問題得以解決，沖擊頭磨損問題也就迎刃而解了。將整體式的扳軸改為拆分式的，扳軸的工作面可以拆卸，在使用一段時間后，可視其磨損情況進行更換。活動工作面可單獨選用適合的材料，通過合理的加工工藝過程，達到較高的機械性能。因此選用高碳鋼，進行先淬火后中溫回火的熱處理工藝。這樣加工后的活動工作面既有較高的硬度又有一定的韌性，使其在經受沖擊時不會發生斷裂。且可以進行大批量的加工，一次加工即可滿足長期更換的使用要求，非常方便。然而這種方法既要保持扳軸原有的形狀尺寸，

    又要安裝活動工作面，只能去除扳軸的一部分基體金屬材料。要確定這樣是否能滿足受力要求，必須進行受力計算。電動扳手輸出扭矩為10000N?m，這個扭矩是通過作用在扳軸上的力偶實現的。由于扳軸工作面均為矩形平面，工作面上各點受力大小、方向都相同，為便于計算，可將均勻分布的力集中于工作面的中心，如圖2中的力F。

    圈拆分式扳軸的受力分析利用彎曲應力公式

    在力F作用下，扳軸爪將產生彎曲應力。加工后的扳軸爪被削弱，其危險截面即為A—A截面，在此截面進行應力計算。將扳軸爪簡化為如圖3所示的力學模型。

    由此可見， 改進后扳軸危險截面的彎曲應力小于材料的許用應力，滿足使用要求 。

  第三效益分析

    電動扳手工作面改成拆分式， 磨損后可更換， 能大大延長其使用壽命。 按當前使用壽命， 外送加工費0.3 萬元 ， 電動扳手每臺價值 2.1 萬元計算 ， 每使用1臺可節約成本1.8 萬元。 在今后 的使用中 ， 隨著大修泵參數的增加，經濟效益也將繼續增加。

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