輥壓機傳動系統(tǒng)常見故障和預(yù)防

Common Faults and Precaution for Transmission in Roller Press

輥壓機傳動系統(tǒng)常見故障和預(yù)防

Common Faults and Precaution for Transmission in Roller Press

Common Faults and Precaution for Transmission in Roller Press

王宇航，龐杭洲，崔冬，趙玉良

1 前言

傳動系統(tǒng)是輥壓機系統(tǒng)的重要組成部分，其每個環(huán)節(jié)可靠穩(wěn)定的工作對于輥壓機粉磨系統(tǒng)的正常運行具有重要意義。本文從設(shè)計和使用的角度對傳動系統(tǒng)的一些常見故障進(jìn)行分析，找出故障的原因，提出排除故障的措施，以提高傳動系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

2 減速器輸入軸軸頭漏油

影響減速器軸頭密封效果的因素很多，其中的兩個因素是：

（1）輸入軸的定心精度；

（2）密封接觸的軸頸表面加工質(zhì)量。

2.1 輸入軸的定心精度

減速器輸入軸支承軸承座的定心精度靠機床的加工精度和工藝來保證，這從根本上保證了軸承的定位精度，但軸承本身的間隙調(diào)整也會影響軸承的定位精度。圖1和圖2是輥壓機減速器輸入軸常用的兩種軸承定位方式，圖1是一端采用雙列圓錐滾子軸承進(jìn)行固定支承，另外一端采用圓柱滾子軸承進(jìn)行浮動支承。圖2是兩端采用兩個圓錐滾子軸承面對面進(jìn)行兩端定位。從圖中可以看出，無論哪一種定位方式，當(dāng)軸承間隙過大時，都會引起輸入軸軸頭擺動，破壞骨架油封唇口。所以，在現(xiàn)場操作維護(hù)過程中，如果發(fā)現(xiàn)減速器輸入軸軸頭出現(xiàn)擺動現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)拆下輸入軸承端蓋，檢查軸承間隙，加調(diào)整墊，減小軸承軸向間隙，提高輸入軸定心精度，這樣就可避免損壞輸入軸密封，也可減小施加在軸承上的附加載荷。

圖1 輸入軸的支撐方式1

圖2 輸入軸的支撐方式2

2.2 和密封接觸的軸頸表面加工質(zhì)量

減速器軸頭密封采用的是骨架油封。骨架油封的密封原理如圖3所示，旋轉(zhuǎn)油封的唇口和軸之間形成一個動壓油膜，油膜與空氣間的接觸面在表面張力作用下形成了一個弧形彎月面，阻止了潤滑油的滲漏，實現(xiàn)了密封?；⌒螐澰旅娴男纬墒敲芊獾谋匾獥l件。要形成彎月面，最佳的油膜厚度在1～3μm，油膜厚度太小會造成唇口干摩擦，太大則會滲漏。

骨架油封的動態(tài)油膜的密封原理說明了骨架油封的唇口和軸頸表面之間依靠動態(tài)油膜來防止?jié)B漏，要滿足形成動態(tài)油膜的條件，對軸頸表面加工質(zhì)量的要求就很高。密封軸頭的一般加工工藝要求是：

·粗加工—淬火—磨外圓—拋光—棱角修圓

·45～50HRC

·Ra0.2～0.63μm

·軸頸公差h11

2.3 軸頭密封溝槽的處理

骨架油封的密封唇長期在軸頭上摩擦，時間久了，軸頭上會磨出一個小溝槽，這也會導(dǎo)致密封失效，造成輸入軸軸端滲漏油。圖4是軸頸表面磨出溝槽的實例。

·在設(shè)備檢修過程中，如發(fā)現(xiàn)軸上已經(jīng)磨出了溝槽，可以采用以下辦法進(jìn)行處理和改進(jìn)：

·將密封座位置改變，改變密封唇和軸頸的接觸位置。

·用AB組分的LOCTITE軸面修復(fù)劑FIXMASTER進(jìn)行修復(fù)。

·在密封位置設(shè)計單獨的襯套，更換磨損襯套，改進(jìn)設(shè)計。

3 減速器油溫過高

減速器的入軸軸承設(shè)有測溫裝置，并在中控電腦上顯示入軸軸承的溫度，這個溫度是用戶觀察減速器工作情況的一個重要參數(shù)。根據(jù)使用經(jīng)驗，輥壓機減速器的入軸軸承溫度一般的變化范圍在50～75℃之間。由于環(huán)境溫度、冷卻循環(huán)水溫度、通風(fēng)條件、粉塵多少都會影響到減速器的油溫，所以，入軸軸承溫度的正常變化范圍對于每臺輥壓機是不一樣的。具體到某一臺輥壓機減速器的報警溫度設(shè)置，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況確定。某現(xiàn)場輥壓機調(diào)試過程中將輥壓機的跳停溫度設(shè)置為70℃，但在實際工作中，減速器的最高溫度常常達(dá)到71～72℃，導(dǎo)致輥壓機頻繁跳停。如果觀察工作過程中溫度沒有快速的變化，這說明輥壓機的跳停溫度應(yīng)當(dāng)往高調(diào)，而不應(yīng)拘泥于原廠家的調(diào)試設(shè)定值。

減速器在長期的工作過程中如果沒有異常情況，溫度應(yīng)當(dāng)始終在一個比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)變化，不應(yīng)當(dāng)在短時期內(nèi)出現(xiàn)大幅度的增高或降低，否則，就可能是系統(tǒng)某個環(huán)節(jié)出了故障，應(yīng)進(jìn)行故障排查。

除上述原因外，還應(yīng)對以下因素進(jìn)行檢查和排除：

·檢查減速器有無異常噪音，減速器內(nèi)部軸承損壞可能導(dǎo)致異常的噪聲和溫升。

·檢查潤滑站過濾器是否堵塞，過濾器是否需要清洗。

·檢查進(jìn)出冷卻器水溫差，要求進(jìn)水溫度≤30℃。一些水泥廠沒有循環(huán)冷卻水塔，或是循環(huán)冷卻水塔不能正常工作，冷卻水的進(jìn)水溫度在夏季達(dá)到了40℃以上，這肯定會導(dǎo)致減速器油溫過高。

·檢查熱電阻接線是否松動。

4 齒面點蝕剝落

水泥生產(chǎn)設(shè)備一般都是24h連續(xù)工作，而且工作環(huán)境惡劣，因此，齒面點蝕是水泥齒輪設(shè)備的一種常見現(xiàn)象，最常見于回轉(zhuǎn)窯開式驅(qū)動齒輪，這也是輥壓機減速器的一種常見破壞形式。

齒面點蝕的原理是嚙合表面反復(fù)受到接觸擠壓作用，產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋，裂紋沿表層不斷擴大，使齒面出現(xiàn)小塊金屬剝落，形成麻點和斑坑。圖5是齒面的常見點蝕形式。點蝕產(chǎn)生起始于節(jié)圓附近，會引起噪聲和振動。齒面點蝕最初表現(xiàn)為麻點，后發(fā)展為連片麻點，再嚴(yán)重的會形成齒面剝落。齒面產(chǎn)生剝落時，檢查潤滑站過濾器，會有細(xì)小的鐵屑產(chǎn)生，嚴(yán)重時會有片狀鐵屑。

預(yù)防和減少點蝕可以采取的措施包括：

·減速器初次安裝工作一個月后，用低粘度潤滑油清洗齒輪箱中的灰泥、鐵屑，保證減速器內(nèi)部清潔。

·使用含抗磨劑的高粘度極壓齒輪油。

·齒面硬度不足，材料性能組織不均勻、熱處理不合理會引起齒面點蝕。應(yīng)控制齒輪毛坯質(zhì)量，采用合理的熱處理工藝。

圖3 骨架油封的密封原理

圖4 軸頸表面磨出溝槽

圖5 齒輪齒面的點蝕破壞

·點蝕的破壞形式多見于內(nèi)齒圈，采用滲氮、噴丸可以提高內(nèi)齒圈的抗點蝕能力。

5 齒輪斷齒

齒輪輪齒折斷的情況并不多見，但由于斷齒一般事發(fā)突然，并且會伴隨劇烈的振動和附加載荷，產(chǎn)生的損害很大，常常導(dǎo)致一系列相關(guān)零部件的損壞，所以必須予以重視。圖6是齒輪輪齒的兩種斷齒現(xiàn)象。

斷齒分三種情況：

·疲勞斷齒。輪齒長期受變應(yīng)力反復(fù)作用，產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋逐步擴展，導(dǎo)致斷齒：

·過載沖擊斷裂。減速器在運行過程中載荷突然增大，超過輪齒的抗彎曲能力，導(dǎo)致輪齒折斷。

·脫落的軸承滾珠、松動的螺釘?shù)鹊羧雵Ш喜课?，?dǎo)致輪齒折斷。

預(yù)防斷齒的措施包括：

·保證輥壓機空負(fù)荷啟動，清除輥間堵料。

·保證輥壓機下料連續(xù)、均勻，粒度符合要求。

·保證除鐵器正常工作，防止大塊金屬落入輥縫。

·觀察輥縫是否存在劇烈變化的現(xiàn)象，查找原因。

·校核齒輪的彎曲強度，計算彎曲強度安全系數(shù)SF＞2。

·在減速器輸入軸端安裝液力耦合器、軟啟動鋼球聯(lián)軸器，在過載狀態(tài)下保護(hù)減速器。

·對減速器內(nèi)部可能脫落的螺釘、螺栓采取可靠防松措施。

輥壓機的輥面剝落是輥壓機運行過程中必然會出現(xiàn)的情況，在發(fā)現(xiàn)輥面出現(xiàn)較大剝落時，應(yīng)及時進(jìn)行維護(hù)補焊。由于輥面剝落會造成輥壓機系統(tǒng)的強烈振動，對減速器產(chǎn)生很大的附加沖擊載荷，嚴(yán)重時會導(dǎo)致減速器輪齒折斷，所以應(yīng)當(dāng)對輥面進(jìn)行定期檢查，必要時要及時維修輥面，確保輥壓機平穩(wěn)運行。

由于各種原因，包括喂料的均勻性、物料的一致性、輥面的剝落、卡料、進(jìn)鐵塊等原因，輥壓機系統(tǒng)在工作過程中會不可避免地存在沖擊載荷。為了消解沖擊載荷，保護(hù)輥壓機系統(tǒng)的零部件，在設(shè)計傳動系統(tǒng)時，應(yīng)當(dāng)在傳動環(huán)節(jié)中采用軟啟動聯(lián)軸器進(jìn)行過載保護(hù)和緩沖吸振。常用的軟啟動聯(lián)軸器包括液力耦合器和軟啟動安全聯(lián)軸器。圖7是在輸入軸上安裝液力耦合器的輥壓機系統(tǒng)。

LR型軟起動安全聯(lián)軸器是西安重型機械研究所生產(chǎn)的一種專門用于沖擊載荷場合的聯(lián)軸器。圖8是軟起動安全聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖。

聯(lián)軸器的工作過程為：主動軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的葉片將殼體內(nèi)的空腔分成2～6等份，葉片推動空腔中的鋼球作圓周運動，鋼球由于離心力作用沿聯(lián)軸器半徑方向運動，逐漸貼緊在殼體內(nèi)壁，并沿殼體內(nèi)壁滑動，隨著轉(zhuǎn)速的升高，鋼球與殼體內(nèi)壁間的摩擦力達(dá)到一定值時，鋼球帶動殼體旋轉(zhuǎn)，達(dá)到同步狀態(tài)。殼體通過銷軸組件帶動半聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，將動力傳遞到工作機。

圖6 齒輪輪齒的折斷

圖7 安裝液力耦合器的輥壓機傳動系統(tǒng)

圖8 軟啟動安全聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖

軟起動安全聯(lián)軸器的主要特點有：

·軟起動性好。原動機起動時，聯(lián)軸器處于打滑狀態(tài)，可將帶載起動變?yōu)榻瓶蛰d起動，實現(xiàn)原動機的軟起動。

·可靠的過載保護(hù)并可調(diào)節(jié)。當(dāng)工作機過載或卡死時，聯(lián)軸器打滑，限制了功率的增加，當(dāng)異步電動機因過載導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降時，聯(lián)軸器可傳遞功率隨轉(zhuǎn)速迅速下降，有效保護(hù)電動機不被堵轉(zhuǎn)。增減鋼球的填充量，可調(diào)節(jié)過載保護(hù)功率值。

·節(jié)省能源與設(shè)備費用。由于實現(xiàn)了軟起動，降低了起動電流，縮短了峰值時間，降低了能耗；同時，減小了設(shè)備的起動沖擊，節(jié)省了設(shè)備維修費用。

·安裝拆卸方便，工作可靠，運行中無需維護(hù)，承載能力大，外形尺寸小；但長時間打滑會發(fā)熱嚴(yán)重，不適用于頻繁起動或頻繁換向的場合。

和液力耦合器相比較，軟起動安全聯(lián)軸器功率損耗小、免維護(hù)、體積結(jié)構(gòu)小，能有效降低輥壓機傳動系統(tǒng)的載荷沖擊，減少輪齒折斷發(fā)生的概率。

6 行星減速器的有效潤滑

據(jù)有關(guān)資料介紹，國內(nèi)減速器因潤滑不合理導(dǎo)致的齒輪失效占整個齒輪失效份額的25%左右。良好的潤滑是保證減速器正常工作的重要條件，減速器制造廠家、主機廠和水泥廠用戶都應(yīng)給予足夠的重視。

6.1 潤滑的作用

減速器潤滑油的主要作用是：在各個工作零件的接觸面之間形成油膜，減少零件接觸面間的摩擦；吸收減速器中所產(chǎn)生的熱量，并使它逸散，使零件溫度不致過高；吸收沖擊和振動，降低噪聲；排出污染物。

6.2 潤滑油的選擇

潤滑油的選擇取決于以下幾個因素，包括：減速器的工作速度、載荷大小和環(huán)境溫度。選擇減速器的最重要參數(shù)是油的粘度。高速減速器潤滑油的粘度比低速減速器低一些。在高速時，即使是低粘度的潤滑油也能在輪齒接觸面間建立起所要求的潤滑油膜。而且，低粘度油在高速情況下產(chǎn)生的攪動較為輕微，因而功率損耗也少一些。但在低速時，發(fā)生在運動耦合面間的油膜比較薄，同時，低速齒輪的載荷比較大，因此，要求用高粘度的潤滑油。輥壓機行星減速器屬于典型的低速重載運行，特別是低速級齒輪，速度低，載荷大，并且要承受輥壓機系統(tǒng)頻繁的載荷波動，不容易形成油膜，所以應(yīng)當(dāng)選擇高粘度的齒輪油。

6.3 潤滑油的使用

減速器在出廠前，制造廠家會在減速器的軸和齒輪表面涂上防腐油脂，這種防腐油脂對減速器的潤滑有副作用，所以在加注齒輪油前，應(yīng)用低粘度機油清洗減速器內(nèi)部，清除掉油脂，同時也清洗掉減速器內(nèi)部的鐵屑和粉塵污染物。如果在減速器出廠后，由于施工原因，經(jīng)過了幾個月才安裝到了輥壓機上，這樣就更有必要對減速器內(nèi)部進(jìn)行清洗。

在行星減速器安裝調(diào)試完畢，帶料運轉(zhuǎn)400h或2個星期后（以先到期者為準(zhǔn)），將潤滑油全部放掉，用N100低粘度機械油清洗減速器內(nèi)部，這一點非常重要，因為輥壓機工作在多粉塵和沖擊載荷非常嚴(yán)重的環(huán)境下，箱體內(nèi)部可能會在初期的運行后積累很多污物。初次使用的潤滑油用125μm的濾網(wǎng)過濾后，還可以重新使用。

在正常的工作條件下，應(yīng)在減速器工作2000h后，或連續(xù)運轉(zhuǎn)3個月后更換潤滑油，如果延長換油周期應(yīng)對潤滑油定期檢查。換油時，減速器內(nèi)的舊油也應(yīng)清理干凈，因為殘留的油會起催化劑的作用，加快新添加的齒輪油的變質(zhì)速度。

潤滑油在存放保管過程中，必須把不同種類和不同牌號的油分開來存放，應(yīng)有明顯的標(biāo)識，油品不允許露天存放，不同廠家生產(chǎn)的潤滑油不能混用。

7 結(jié)論

輥壓機傳動系統(tǒng)雖然包含了很多環(huán)節(jié)，但由于輥壓機系統(tǒng)的自動化程度較高，很多運行參數(shù)如電流、油溫、輥縫間隙等都可以從中控電腦和現(xiàn)場儀表上觀察到，這給輥壓機傳動系統(tǒng)的維護(hù)和設(shè)計提供了方便和依據(jù)，只要在現(xiàn)場實踐中不斷觀察、總結(jié)和改進(jìn)，就能減少故障率，提高運行效率。

[1]漸開線齒輪行星傳動的設(shè)計與制造編委會.漸開線齒輪行星傳動的設(shè)計與制造［M］.機械工業(yè)出版社，2002.

[2]龐杭洲,王宇航.輥壓機行星減速器的運行與維護(hù)［J］.新世紀(jì)水泥導(dǎo)報,2006.1.

[3]龐杭洲,王宇航.輥壓機行星減速器的潤滑設(shè)計［J］.新世紀(jì)水泥導(dǎo)報,2006.1.■

TQTQ172172.639639

B:B

10011001--61716171（20122012）0606--00320032--0404

中國重型機械研究院有限公司，陜西西安710032；

2012-02-27；編輯：趙蓮