減速機常見故障與影響承載因素分析

劉清勤

摘 要：在軋鋼系統(tǒng)中，減速機是軋鋼機械設備的重要組成部分，是影響生產(chǎn)的關鍵因素之一。本文通過闡述減速機的工作原理，分析了減速機在使用過程中較為常見的故障及相應對策，以及影響承載因素分析。

關鍵詞：減速機 常見故障解決 影響承載因素

中圖分類號：TH132.46 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0079-01

1 減速機的工作原理、結(jié)構和功能說明

減速機是安裝在電機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，一般由齒輪、箱體、軸承和蓋環(huán)類零件組成，通過降低電機轉(zhuǎn)速和增大扭矩，滿足工作機實際工作需要。常見傳動形式有圓柱齒輪、錐齒輪、行星齒輪和蝸輪蝸桿。減速是通過嚙合的大小齒輪齒數(shù)比實現(xiàn)減速，因齒輪嚙合過程中傳遞大扭矩，運行過程中會對零部件進行一個破壞，所以工業(yè)減速機在使用過程中出現(xiàn)故障屬正?，F(xiàn)象。達到一定使用年限或生產(chǎn)量時，減速機會出現(xiàn)局部損壞或全部損壞，此時需更換新零部件或整機更換，方能繼續(xù)保證現(xiàn)場設備的正常運行。

2 軋機主減速機常見故障及相應的解決方法

常見故障一：減速機軸承部位過熱或者軸承部位有噪音。主要原因：（1）供給軸承潤滑油量不足，帶不走軸承在運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的熱量；（2）軸承壓蓋螺栓松動跑出導致摩擦軸承端蓋所產(chǎn)生的熱量和磨擦所帶來的噪音；（3）輸入軸或輸出軸的密封件配合過緊，高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量過大，直接傳遞至軸承部位；（4）軸承保持架損壞，內(nèi)外圈、滾動體點蝕、磨損嚴重等會直接引起產(chǎn)生較大的熱量和噪音；（5）軸承間隙過小或過大，也會導致過熱和噪音。解決排除方法：（1）檢查供給油量和回油孔是否堵塞，所使用的油品是否符合要求，是否變質(zhì)等；（2）擰緊軸承壓蓋螺栓；（3）密封件與軸的配合尺寸；軸與軸承配合的軸徑、軸承游隙應合適；（4）檢查軸承，損壞及時進行更換。

常見故障二：減速機在運轉(zhuǎn)時振動大，有異響。主要原因：（1）齒輪齒面點蝕嚴重、齒輪齒磨損嚴重，齒輪嚙合齒側(cè)間隙大、斷齒等情況都會引起減速機振動大，有異響，并導致無法運行；（2）軸承損壞嚴重；（3）電機與減速機連接的聯(lián)軸器磨損或同心度偏差過大，導致振動大，有異響；（4）地腳螺栓松動，導致整臺減速機振動大；（5）外部連接設備運行不穩(wěn)定所致，如電機編碼器損壞；接軸損壞；軋鋼時鋼頭部咬進軋輥時的沖擊等；（6）減速機超載運轉(zhuǎn)；（7）工作載荷不平衡；（8）潤滑油被污染，雜質(zhì)較多，油量不足，形不成油膜所致。解決排除方法：（1）檢查更換損壞嚴重的齒輪、軸承；（2）調(diào)整聯(lián)軸器的同軸度；（3）緊固地腳螺栓；（4）檢查處理外部設備；（5）檢查油品；（6）按規(guī)范要求運轉(zhuǎn)；（7）調(diào)整平衡狀態(tài)。

常見故障三：減速機滲油、漏油。（1）油封滲油、漏油有可能是螺栓松動、密封圈損壞老化或輸入軸、輸出軸出密封處磨損造成的；（2）減速機結(jié)合面滲油主要密封膠涂不到位，沒均勻所致，透氣帽處漏油則可能是油量過多、通氣口堵塞所致的。解決排除方法：（1）需要檢查螺栓并擰緊；檢查密封圈以及輸入軸、輸出軸密封處的磨損情況，更換油封；（2）應該清洗、更換通氣濾芯。

3 減速機的承載能力

軋鋼生產(chǎn)線上的聯(lián)合減速機是電機和接軸之間的關鍵傳動裝置，主要作用是將電機高轉(zhuǎn)速和小扭矩轉(zhuǎn)變成低轉(zhuǎn)速和大扭矩傳給軋機進行工作，即降低轉(zhuǎn)速和增大扭矩，以滿足工作機需要。影響減速機承載能力的因素：減速機本身零部件的制造和安裝精度；原動機的不同類型以及工作機帶來不同特性的影響；原動機與減速機連接時的安裝精度和連接方式。

下面用一軋鋼廠線材3H水平軋機減速機高速軸經(jīng)常出現(xiàn)損壞的案例對齒輪失效進行簡要分析。

3H減速機原始性能參數(shù)。

使用功率P=600 kW，輸入轉(zhuǎn)速N1= 800 rpm，減速機總速比i=60，輸出轉(zhuǎn)速N2=13.33 rpm。

第一級齒輪參數(shù)按照常規(guī)設計（A/Mn=50）進行選?。耗?shù)Mn=8，齒數(shù)Z1/Z2=17/79，螺旋角β=13，齒寬B=140，中心距A1=400。

齒輪承載能力計算依據(jù)為GB/T3480-1997《漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法》，工況系數(shù)KA=1.5。

計算結(jié)果：SH=1.115，SF1=1.743，SF2=1.705。

齒輪制造廠提供的齒輪檢測報告和箱體加工精度報告，全部為合格。

現(xiàn)場3H減速機第一級齒輪在現(xiàn)場使用9個月時間后出現(xiàn)點蝕和剝落現(xiàn)象?，F(xiàn)場原因查找如下。

（1）電機軸與減速機入軸的同軸度差0.25 mm。

（2）初步判斷齒輪模數(shù)偏小。

（3）入軸比較長，滲碳淬火后變形大，磨齒后有效層深度偏淺。

針對以上三個可能的原因逐步進行分析和排查。

更換新備件，同時將電機軸和減速機入軸的同軸度控制在0.05 mm以內(nèi)；使用14個月后出現(xiàn)仍然出現(xiàn)點蝕和剝落現(xiàn)象。

3H減速機改進性能參數(shù)：

使用功率P=600 kW，輸入轉(zhuǎn)速N1= 608 rpm，減速機總速比i=45.5，輸出轉(zhuǎn)速N2=13.36 rpm。

第一級齒輪參數(shù)按照經(jīng)驗公式（A/Mn<45）選?。耗?shù)Mn=10，齒數(shù)Z1/Z2=17/60，螺旋角β=11，齒寬B=140，中心距A1=400。

齒輪承載能力計算依據(jù)為GB/T3480-1997《漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法》，工況系數(shù)KA=1.5。

計算結(jié)果：SH=1.225，SF1=2.092，SF2=2.048。

更換上新改進的備件，繼續(xù)進行使用，使用8個月左右時間，發(fā)現(xiàn)減速機振動明顯，立即停機進行原因檢查，發(fā)現(xiàn)高速軸同軸度偏差為0.45 mm，遠遠超過國家標準 0.05 mm，齒輪仍然出現(xiàn)點蝕和剝落現(xiàn)象。再次更換改進后的備件，同時加強3H減速機的點檢、巡檢工作，定期檢測同軸度，未發(fā)現(xiàn)同軸度超過0.15 mm，使用至今已有4年時間，再也未出現(xiàn)過點蝕或剝落的情況。改進后的參數(shù)與改進前的參數(shù)進行對比，雖然接觸強度提高10%，彎曲強度提高20%左右，不算太多，但從制造角度，有效層深度有一定增加，對齒輪的承載能力有較大幅度提高。同時，同軸度偏差超過0.15 mm后，對齒輪承載能力影響較大。以上案例只說明在軋鋼線上沖擊載荷非常大的工況下，選取齒輪參數(shù)時要與標準減速機參數(shù)的選取有所不同；電機和減速機的同軸度對高速級的齒輪承載能力影響較大。國內(nèi)棒線材項目非常多，減速機故障類型多樣，原始設計采用合理的選擇齒輪參數(shù)、軸承類型、箱體結(jié)構設計非常重要。分析和查找故障要考慮到零件自身質(zhì)量是否合格，軸承類型是否選擇合理，軋制力矩是否超過設計要求，潤滑情況是否良好等?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)收集越多，分析的原因?qū)綔蚀_?，F(xiàn)場的異常使用情況也可能導致減速機出現(xiàn)故障，突然出現(xiàn)的減速機故障會直接影響整條線產(chǎn)量，影響生產(chǎn)計劃。有效地預防和高效地解決減速機出現(xiàn)的故障，保證生產(chǎn)設備正常運行顯得尤為重要。另外，國內(nèi)鋼廠管理逐步走向規(guī)范，加強日常的點檢、巡檢能及時或提前發(fā)現(xiàn)故障前兆。對制作周期長或難采購的部件應有備庫。

現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)市場競爭異常激烈，設備的穩(wěn)定運行對于提高企業(yè)競爭力將是一非常關鍵因素，有效的預防和合理的安排維護檢修，能夠降低生產(chǎn)系統(tǒng)和設備維護人員勞動強度，有利于提高企業(yè)競爭力。endprint