直交弧齒錐齒輪減速機修復的嘗試
2024-01-17
吳新甫
隨著水泥生產設備大型化，為保證物料提升設備的可靠性和減少傳動系統所占用空間，提升機配置的減速機目前普遍選用直交圓柱齒輪減速機，如大型板鏈提升機、生料入窯提升機上，而且一般選用進口減速機，這類減速機造價昂貴，一旦發生故障，減速機制造廠家又往往要求整機拆卸下來，返廠維修，整個修理加上往返運輸時間一般需要15～20d。如果減速機在水泥生產旺季時發生故障，對正常生產影響很大。2014年10月正值水泥生產旺季，SJ公司生料工段NSE1000提升機減速機發生故障，為了盡量減少故障對生產的影響，我們嘗試對該減速機進行現場修復，并獲得成功，避免了故障對生產經營造成重大的損失。
1 減速機故障現象及部位
NSE1000-28m提升機技術參數：輸送能力為850t/h（1000t/h）,輸送高度為28.5m，電動機功率為132kW，減速機型號為B3HH14D-90 (帶載輔傳18.5kW)，減速機品牌為FLENDER（弗蘭德）。
減速機在正常帶載運行時聲音異常，出現有節奏、低沉的嘯叫聲。減速機殼體明顯溫度高，用紅外線測溫槍測量，殼體表面溫度達到58～65℃。停機拆開減速機檢視孔發現，減速機一級錐齒輪嚙合異常，表現為：在小錐齒輪工作面上出現明顯壓傷和輕微的點蝕現象。僅僅運行12d，重新開檢視孔檢查，減速機一級圓錐齒輪齒面出現明顯剝落、崩齒現象，減速機已處于非常危險的工作狀態。經過詳細檢查，二級斜齒輪副、三級斜齒輪副工作面正常，沒有損壞現象。故障剛發生時及運行12d后的照片見圖1。
圖1 故障發生時及帶病運行12d后的照片
2 故障初步判斷及對策
從2011年投產以來，該減速機一直正常運行，從目前檢查情況看，減速機一級嚙合齒輪副或軸承已經產生了嚴重故障 。減速機必須檢修，否則，整臺減速機面臨報廢的風險。由于正處于水泥銷售旺季，為保證維修質量，減速機制造廠一再要求返廠大修，如果返廠大修，停機時間需要12d。經過研究討論，為盡量減少故障對生產的影響，且我公司有維修國產同類型減速機的經驗，故決定嘗試修復該減速機。減速機傳動結構示意見圖2。
圖2 減速機結構示意
1.圓錐滾子軸承；2.調心滾子軸承
3 維修方案的確定
減速機與提升機主軸連接方式為：減速機輸出空心軸套掛在提升機頭輪主軸上。減速機箱體為上下剖分式，在維修過程中，可方便拆下減速機箱體上蓋。
維修難點有兩個：
1）經過查閱資料可知，該減速機一級齒輪為格利森制弧齒錐齒輪傳動，如何調整好這對齒輪副正確嚙合是檢修的關鍵點。據了解，某公司同類型減速機因檢修不當，減速機檢修后運行僅20d,這對齒輪副就報廢了。為此，我們查閱資料和咨詢有關專家，得出該齒輪副調整的要求是：一級齒軸軸向竄動量：0.01～0.035mm，兩圓錐齒輪齒側間隙為：0.03～0.05mm，在輕載情況下，兩圓錐齒輪接觸區的長度約為齒寬的一半，接觸區位于齒寬中間，稍靠近齒輪小端位置。在小齒輪齒上，接觸區應稍微靠近齒頂，在大圓錐齒輪上，接觸區應稍微靠近齒根。
2）減速機齒輪副調整結束后，要求手動盤車，整個減速機應靈活運行。由于該減速機輸出軸是套掛在提升機驅動主軸上，檢修后，因提升機鏈條、鏈斗自重很大，如果手動盤車，會非常困難，即使通過輔傳盤動減速機轉動，也無法確定減速機是否轉動靈活。經過討論，有兩種維修方案。
第一種維修方案為：將整個減速機從提升機主軸上拆下來維修，雖然解決了手動盤車問題，但這個維修方案會大大延長維修時間，很有可能影響到窯連續運行。
第二種維修方案為：減速機開箱后，臨時將三級齒軸軸系吊出箱體，先調整好一、二級圓錐齒輪副符合嚙合要求后，然后回裝三級齒軸軸系，一、二、三級軸系全部重裝后，根據二、三級斜齒輪接觸情況，對三級齒輪軸進行必要調整，符合一般斜齒輪接觸要求。經過研究討論，確定采用第二種維修方案。
4 維修配件、工具準備及方案實施
根據該減速機故障發展狀況，我們積極和設備制造廠專家溝通，根據專家意見準備好維修所需配件：小圓錐齒輪軸系、軸承、油封；調整一級齒軸軸承、二級齒軸軸承所需各種厚度薄鋼墊片（0.02mm厚、0.05mm厚、0.10mm厚）、百分表、紅丹粉?，F場解體減速機所需的千斤頂、手拉葫蘆、撬棍等。
1）維修備件采購到位后，保持生料均化庫處于滿庫狀態，計劃生料磨停機20h,維修減速機。
2）在拆卸減速機過程中，發現二級齒軸兩圓錐滾子軸承的滾子、滾道磨損嚴重，是減速機產生故障的根本原因，更換二級齒軸兩圓錐滾子。
3）調整弧齒錐齒輪副過程：先把一級高速齒軸裝入箱體，通過調整軸上螺母及墊片，調整其軸向竄動量為0.03mm﹔然后裝入二級大錐齒輪，通過調整二級齒軸兩圓錐滾子兩側的薄墊片來調整大、小錐齒輪的嚙合狀態。在不蓋減速機上蓋的情況下，一級齒軸、二級齒軸的軸承端蓋要臨時裝在下箱體上，方便軸承調整。齒側間隙的檢查：固定好一級高速齒軸，然后在適當位置安裝一只百分表，轉動大錐齒輪，檢查齒側間隙。齒側間隙基本合格后，在小錐齒輪工作面上涂上紅丹油，轉動大、小錐齒輪，檢查齒面接觸情況。調整結束后，手動盤車，大、小錐齒輪應正、反運轉自如。
4）調整后錐齒輪副嚙合參數：一級齒軸軸向竄動量：0.02mm，兩圓錐齒輪齒側間隙為：0.05mm。齒面接觸情況：兩圓錐齒輪接觸區的長度約為齒寬70%，接觸區位于齒寬中間略靠小端位置。
5）在不裝三級齒軸的情況下，蓋上減速機上蓋，把緊減速機上、下蓋（裝一半連接螺栓）軸承端蓋，手動正反轉動錐齒輪副，用著色法檢查齒面接觸情況，同時錐齒輪副應轉動非常靈活，無任何阻滯現象。
6）重新拆下上蓋回裝三級齒軸系，然后按通用檢修規范，將減速機全部組裝好,整個維修時間為16h，比計劃時間縮短了4h。
5 減速機試車及運行
1）減速機檢修結束后，按規定加好潤滑油，即進行提升機空車試運行，試運行時間1h,檢查減速機振動值、噪音、溫升均正常。隨即提升機投入正常生產。
2）由于是一對新弧齒錐齒輪工作，為了讓新齒輪進行跑合，生料輥壓機投料量由正常的290t/h左右降為260t/h，減速機在帶載運行的情況下，低沉的嘯叫聲消失，減速機殼體溫度為48～50℃。
3）正常生產8d后，開減速機檢視孔檢查，減速機各齒輪嚙合正常，因此，生料輥壓機投料量恢復到290t/h。
4）在隨后的生產過程中，遇生料滿庫，要求開檢視孔檢查減速機運行情況，運行30d后，錐齒輪副嚙合情況見圖3。
圖3 運行30d后圓錐齒輪副照片
6 結束語
經過近1年的連續生產運行，減速機處于正常運行狀態(為確保該減速機正常運行，2015年9月停產期間，該減速機返廠進行保養性維修)。這次減速機事故的處理，避免了公司大的經濟損失，提高了應對設備突發事故的能力，對降低生產成本有積極作用。
來源：《水泥》
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