擺線針輪減速機(jī)的改進(jìn)性維修探討

李記平

摘要：本文主要針對(duì)于凈液車間制鎘作業(yè)區(qū)所使用的擺線針輪減速機(jī)出現(xiàn)的多發(fā)性故障，對(duì)減速機(jī)的潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑方式、減速機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行分析，提出改進(jìn)的方法。

關(guān)鍵詞：擺線針輪減速機(jī);潤(rùn)滑;結(jié)構(gòu)缺陷改進(jìn)

一 、前言

濕法冶煉和化工生產(chǎn)中，許多單元的工序都離不開攪拌，尤其在凈化與置換工序中，由于要得到均勻反應(yīng)很多都需要用到攪拌器。它需要的條件是均速和定向，以便于液體在攪拌槽中充分完全反應(yīng)。攪拌器一般都需要用減速機(jī)來(lái)減速和增大扭矩。擺線針輪減速機(jī)相比其它類型的減速機(jī)，具有體積小，扭矩大，速度均勻，減速范圍廣等其它減速機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)于維護(hù)保養(yǎng)和檢修來(lái)說也十分方便。因此，濕法冶煉中大多選用了這種減速機(jī)。我廠凈液車間制鎘作業(yè)區(qū)置換槽使用的減速機(jī)型號(hào)規(guī)格為DXL17-1，電機(jī)功率為22KW，輸入轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分，輸出轉(zhuǎn)速87轉(zhuǎn)/分，使用的環(huán)境溫度為-10---25℃，使用潤(rùn)滑油牌號(hào)廠家推薦 為工業(yè)閉式齒輪油，牌號(hào)為 L-CKC-100，潤(rùn)滑方式為飛濺式潤(rùn)滑，運(yùn)行方式為間歇式運(yùn)行。

二、擺線針輪減速機(jī)的工作原理及特點(diǎn)：

1、擺線針輪減速機(jī)的工作原理

擺線針輪減速機(jī)是一種采用擺線針齒嚙合行星傳動(dòng)原理的減速機(jī)構(gòu)。它的傳動(dòng)原理可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。在輸入軸上裝有一個(gè)錯(cuò)位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個(gè)稱為轉(zhuǎn)臂的滾動(dòng)軸承，形成H機(jī)構(gòu)，兩個(gè)擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，即轉(zhuǎn)臂軸承的外套，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒套相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機(jī)構(gòu)，當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，由于擺線輪上的齒廓曲線及針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運(yùn)動(dòng)既有公轉(zhuǎn)，又有自轉(zhuǎn)的平面運(yùn)動(dòng)，在輸入軸正轉(zhuǎn)時(shí)，偏心套亦轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒數(shù)當(dāng)擺線輪于相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，通過擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過銷軸傳遞給輸出軸，從而獲得輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周，形成減速。

2、擺線針輪減速機(jī)特點(diǎn)

2.1擺線針輪減速機(jī)由于采用擺線針齒嚙合，實(shí)現(xiàn)了多齒同時(shí)嚙合傳動(dòng)，避免了產(chǎn)生斷齒的可能性，所以抗擊載荷能力較強(qiáng)。

2.2由于主要傳動(dòng)嚙合件采用滾動(dòng)磨擦，所以故障少，壽命長(zhǎng)，效率高。

2.3擺線針輪的獨(dú)特結(jié)構(gòu)型式，適用于頻繁起動(dòng)，由于它的傳動(dòng)比取決于擺線齒的齒數(shù)，故結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，傳動(dòng)比范圍廣。結(jié)構(gòu)相對(duì)也較為簡(jiǎn)單，便于維修。

三、擺線針輪減速機(jī)缺陷分析

凈液制鎘作業(yè)區(qū)擺線針輪減速自投用以來(lái)，在運(yùn)行過程中響聲和振動(dòng)較大，并且故障頻繁，幾乎3- 6個(gè)月就需檢修。在多次檢修過程中，我們發(fā)現(xiàn)這臺(tái)減速機(jī)存在潤(rùn)滑不良的現(xiàn)象，主要集中在減速機(jī)的 偏心套上軸承以及軸承與擺線盤嚙合部位，擺線輪與針齒套嚙合部位，這幾個(gè)部位均有點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象及潤(rùn)滑油干涸現(xiàn)象。檢查這臺(tái)減速機(jī)的潤(rùn)滑油更換記錄和補(bǔ)加記錄，周期分別為三個(gè)月和一個(gè)月，也就是說 不存在少油和變質(zhì)的現(xiàn)象.這些跡象表明：

1、減速機(jī)使用的潤(rùn)滑油型號(hào)與粘度存在問題

對(duì)于潤(rùn)滑油來(lái)說，粘度是它的主要性能指標(biāo)，粘度反映油品的內(nèi)摩擦力，是表示油品油性和流動(dòng)性的一項(xiàng) 指標(biāo)。在未加任何功能添加劑的前提下，粘度越大，油膜強(qiáng)度越高，流動(dòng)性越差。 通過減速機(jī)的隨機(jī)資料顯示：在潤(rùn)滑劑的選用中，低于300r/min 同時(shí)轉(zhuǎn)矩小于600N 的減速機(jī)均可以采 用潤(rùn)滑脂來(lái)潤(rùn)滑，高于此轉(zhuǎn)速和大于此轉(zhuǎn)矩的減速機(jī)，則一般采用潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑。就廠家推薦的工業(yè)閉 式齒輪油應(yīng)用在擺線針輪減速機(jī)上來(lái)說，不利的地方有：

1.1工業(yè)閉式齒輪油所有型號(hào)中，L-CKC-68是粘度最低的一種，在低溫時(shí)，粘度更大。而機(jī)械的磨損90%都發(fā)生在啟起動(dòng)的初期，這個(gè)時(shí)候，油的溫度較低，粘度大而沒有足夠的流動(dòng)性，而飛濺式潤(rùn)滑這種方式，又要求油有較好的流動(dòng)性。

1.2 氧化安定性和熱安定性較差。 由于置換反應(yīng)的特性， 減速機(jī)一旦開始工作， 連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間比較長(zhǎng)， 潤(rùn)滑油沒有別的外加手段進(jìn)行散熱，所以溫度會(huì)逐漸累積升高，而這樣的條件要求潤(rùn)滑油有比較好的氧 化安定性。至于出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕，檢修視察認(rèn)為應(yīng)當(dāng)是潤(rùn)滑油干涸之后，在金屬表面附著，在沒有相對(duì)磨擦的部位形成一層厚厚的變質(zhì)的油泥。就擺線針輪減速機(jī)來(lái)說，它使用的針輪、擺線輪材質(zhì)均為軸承 鋼，它們之間的運(yùn)動(dòng)方式，大多為滾動(dòng)磨擦，由于這臺(tái)減速機(jī)的減速比較大，它所承受的載荷并不是很高，用高粘度的齒輪油顯然不恰當(dāng)。

2、擺線針輪減速機(jī)潤(rùn)滑方式不夠合理。減速機(jī)的潤(rùn)滑方式，也是造成潤(rùn)滑不良的一個(gè)方面，飛濺式這種潤(rùn)滑方式，主要用于 高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，對(duì)于這種中等載荷，低轉(zhuǎn)速的情況顯然不合適。

3、減速機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的缺陷

3.1由于這臺(tái)減速機(jī)的減速比較大，達(dá)到17：1，所以它的傳動(dòng)軸承，也就是裝在偏心套上的兩個(gè)圓柱滾子軸承（這兩個(gè)軸承都是用加熱的方式過盈的裝在偏心套上的，習(xí)慣上將這兩個(gè)軸承和偏心套合在一 起稱為偏心軸承，下面簡(jiǎn)稱為軸承）的尺寸也較大，直徑達(dá)到200mm，重量在12Kg 左右。

3.2軸承的安裝由于考慮到裝配和拆卸的方便性，和軸之間采取的實(shí)際上是間隙配合，配合的公差在 H9 /h7級(jí)左右，轉(zhuǎn)速與電機(jī)同步，達(dá)到1450 r/min。 在上述兩個(gè)條件下，軸承的工作并不十分穩(wěn)定，由于重力的作用和機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)，必然引起軸承 在軸向位置上產(chǎn)生微量的位移，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)是十分有害的，它是導(dǎo)致軸承加劇磨損的根源，而設(shè)計(jì)上 消除這種振動(dòng)的方法，是在軸端安裝了一個(gè)檔圈，再用一個(gè)軸（用外卡簧固定），這種設(shè)計(jì)顯然不夠合理，卡彈作為固定軸承的一種方式只能承受較小的軸向力，高速運(yùn)動(dòng)下產(chǎn)生的震動(dòng)和軸承本身的重力作 用，會(huì)引起軸承的微量位移，不斷的沖擊有可能導(dǎo)致彈性擋圈的變形和折斷，發(fā)生軸承從軸上脫落的危險(xiǎn)，即使軸承不脫落，也會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)而產(chǎn)生很大的噪音。軸承在軸上的固定方式 是這種擺線針輪減速機(jī)在設(shè)計(jì)上的缺陷，導(dǎo)致了這臺(tái)減速機(jī)在應(yīng)用上的不可靠。反映出來(lái)的問題，首先是使用壽命降低，其次是響聲與振動(dòng)大，造成了檢修頻繁。而且每一次檢修，必 須更換偏心軸承和針齒套，使維修費(fèi)用加大。

四、改進(jìn)的可行性和方法

要解決上述問題，就有必要對(duì)油品重新進(jìn)行分析.選擇和對(duì)潤(rùn)滑方式，結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

1、潤(rùn)滑油的正確選擇

1.1從運(yùn)動(dòng)方式和材質(zhì)分析

擺線針輪減速機(jī)就其機(jī)理來(lái)說，內(nèi)部機(jī)構(gòu)之間的接觸大部分為滾動(dòng)摩擦，運(yùn)動(dòng)方式更接近于軸承的運(yùn)動(dòng) 方式而非齒輪，且它的零件均采用軸承鋼制造，就材料特性和受力情況來(lái)說，都有別于齒輪傳動(dòng)。

1.2從潤(rùn)滑裝置的特點(diǎn)和潤(rùn)滑油的牌號(hào)分析

這類立式的擺線針輪減速機(jī)，它的部件的運(yùn)行方式都是水平方向旋轉(zhuǎn)，由于散熱的需要，不可能將油加 得很滿，而是將油位控制在最下面的那一個(gè)擺線輪上下。如果減速機(jī)的尺寸較大，那么上面一塊擺線輪和下面一塊擺線輪之間的距離也相對(duì)較大。 這時(shí)候， 潤(rùn)滑油相對(duì)來(lái)說難以被甩到上面那一塊擺線輪上來(lái)。 這也就是為什么總是最上面的軸承和擺線輪最先磨損的原因。而使用粘度相對(duì)較大的齒輪油，特別是在 冬天，氣溫較低的情況下，上述現(xiàn)象更為顯著。一般認(rèn)為國(guó)產(chǎn)的液壓油 L-HM46適宜這臺(tái)擺線輪減速機(jī)。潤(rùn)滑油的粘度是潤(rùn)滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)，粘度越大，其耐載荷能力越大。但是粘度過 大也會(huì)給潤(rùn)滑帶來(lái)困難，增加了零件運(yùn)動(dòng)的阻力，導(dǎo)致發(fā)熱造成動(dòng)力損失。同時(shí)還由于粘度大的潤(rùn)滑油 流動(dòng)性差，對(duì)一度被擠壓的油膜及時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償修復(fù)較慢從而增加磨損。 而粘度較小的潤(rùn)滑油，其流動(dòng)性好，容易流到間隙較小的磨擦面之間，可以保證潤(rùn)滑效果，機(jī)械消耗在 克服磨擦阻力的功率也較少，潤(rùn)滑油的冷卻和沖洗作用較好。但潤(rùn)滑油的粘度過小，在較大負(fù)荷下，潤(rùn)滑的油膜變薄而容易破壞，使磨擦表面容易產(chǎn)生磨損。因此，粘度選擇一定要合適，要根據(jù)零件的材質(zhì)、溫度變化，運(yùn)動(dòng)速度和受力情況進(jìn)行綜合分析。在分析了這些因素之后，得出結(jié)論認(rèn)為：齒輪油改為抗磨液壓油，潤(rùn)滑效果應(yīng)會(huì)得到改善。

2、潤(rùn)滑方式的改進(jìn)

在選擇了合適的油品之后，再對(duì)這臺(tái)減速機(jī)的潤(rùn)滑方式進(jìn)行改進(jìn)，如何采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方法，使?jié)櫥汀?潤(rùn)滑劑進(jìn)入摩擦部，保證摩擦部位的潤(rùn)滑，使?jié)櫥蛣┑男阅苷嬲l(fā)揮作用就顯得十分重要。采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方法，對(duì)保證設(shè)備潤(rùn)滑，防止?jié)櫥收?，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，以及減少潤(rùn)滑材料消耗都有重要 意義。強(qiáng)制潤(rùn)滑 根據(jù)這臺(tái)減速機(jī)的工作方式和使用特點(diǎn)以及減速機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，選用機(jī)械強(qiáng)制送油潤(rùn)滑凡是比較合適， 也利于操作。具體的做法是在減速機(jī)油池的中部，利用它原來(lái)的油視窗作為泵的進(jìn)口。油泵宜選擇齒輪泵這種型式較好，因?yàn)辇X輪泵具有流速穩(wěn)定、揚(yáng)程高的優(yōu)點(diǎn)，有利于減速機(jī)潤(rùn)滑油的均 勻分布，它的流量選擇應(yīng)滿足這種條件，即：流量=油池總油量/回流速度 其中：油池總量約為25升左右回流速度約2分鐘 所以流量選擇10升/分鐘較為適宜，揚(yáng)程選擇1.0MPa 即可。

每一臺(tái)減速機(jī)必定有一個(gè)油排盡口，一般都設(shè)置在油池的最低處，以利于潤(rùn)滑油的排放。而減速機(jī)的機(jī)殼上端必定設(shè)置了幾個(gè)排氣口，它一般設(shè)置在最頂湍，防止油品漏出。所以只需一臺(tái)流量和揚(yáng)程合適的 小齒輪泵就可以將潤(rùn)滑油從油池中抽上來(lái)，再?gòu)母鱾€(gè)排氣口均勻地送到減速機(jī)的最上端。這里需要注意 的是油泵的流量不要太大，以免油還沒有流回油池，就已經(jīng)將油池中的油打空而造成油泵缺油運(yùn)行。如果有可能的話，在泵前安裝一個(gè)過濾器以及泵的出口安裝一臺(tái)電節(jié)點(diǎn)壓力表。當(dāng)壓力值低于設(shè)定的壓力，與減速機(jī)的電機(jī)聯(lián)動(dòng)停止工作，那么這個(gè)強(qiáng)制潤(rùn)滑的裝置就最為理想了。

3、結(jié)構(gòu)缺陷的改進(jìn)

這類立式的擺線針輪減速機(jī)軸用彈性擋圈的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都不高，只能承受較小的軸向力。前面已經(jīng)對(duì) 其進(jìn)行了分析。要消除軸承的微量位移，必須對(duì)原有的軸承固定方式進(jìn)行改進(jìn)。由于減速機(jī)的輸入軸截面尺寸為￠45較大，在輸入軸的中心孔加工兩個(gè)M12螺孔，加工一塊直徑大于軸徑的擋板以及厚度尺寸準(zhǔn)確的墊板，用兩個(gè)螺栓將軸承固定在軸上。避免在減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩個(gè)螺栓松動(dòng)脫落，還要加工一塊兩螺栓的防松墊片，將兩螺栓牢牢的固定在一起。這樣的結(jié)構(gòu)較軸用彈性擋圈的方式顯然更利于軸承的順利工作。它的優(yōu)點(diǎn)在于：

3.1 能夠承受中等載荷的軸向力，有利于軸承在軸向的軸向定位，不至于產(chǎn)生軸向位移。

3.2 便于調(diào)節(jié)軸承在軸上的位置：只需通過調(diào)節(jié)墊片的厚度即可達(dá)到調(diào)節(jié)位置的目的。

3.3 如果只在中心孔處加一個(gè)螺桿的話，由于減速機(jī)的頻繁啟動(dòng)，極有可能因慣性而造成松動(dòng)脫落。采用雙螺桿的方式可以避免螺桿松脫落入擺線輪和齒銷之間的危險(xiǎn)。

五、改造后的經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)備改造后的使用周期得到明顯的增長(zhǎng)，原來(lái)每臺(tái)需要3-6個(gè)月檢修一次6個(gè)月檢修一次，改造后到制鎘作業(yè)區(qū)5臺(tái)擺線針輪減速機(jī)3年月只檢修一臺(tái)（電機(jī)軸承損壞）沒有檢修。原來(lái)每年要消耗備件兩套，價(jià)值5萬(wàn)元，現(xiàn)在不需檢修沒有備件消耗。大大降低了備件的消耗，減少檢修的工時(shí)。最關(guān)鍵的是避免了裝置的非計(jì)劃停車，原來(lái)每檢修一次需要一周左右的時(shí)間，造成產(chǎn)量損失海棉鎘液報(bào)廢5噸，利潤(rùn)價(jià)值15萬(wàn)元，光這一項(xiàng)， 就可為鉛鋅廠避免損失至少60萬(wàn)元。擺線針輪減速技術(shù)，發(fā)展到現(xiàn)在，固然已經(jīng)十分成熟了，但是在使用過程中，難免存在各種設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的不足。在生產(chǎn)與實(shí)踐中不斷地進(jìn)行總結(jié)與分析，提出改進(jìn)性的意見和方案。

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