中心傳動管磨機主減速機的故障分析

1、中心傳動管磨機主減速機的故障分析（來源，中國水泥王）摘要平行軸雙分流式硬齒面齒輪減速機作為中心傳動管磨機主減速機的代表，其故障類型主要有斷齒、傳動扭力軸柱銷斷裂、軸瓦研傷等。斷齒主要是由于缺陷或過高的有害殘余應力所誘發(fā)，可能是夾雜物、微細磨削裂紋或不適當?shù)臒崽幚硪鸬木植繑嗔眩诲F套與小齒輪軸的傳動扭力軸柱銷斷裂的原因在于應力集中爆發(fā)；末級右側小齒輪軸內側上瓦研傷的直接原因是軸瓦供油相對不足，不能形成良好的油膜。國產的大型平行軸雙分流式硬齒面減速機在大型中心傳動管磨機上應用越來越多，質量要求越來越高。正確使用、精心維護以及正確選擇故障處理方法特別重要。   

2、0;    關鍵詞齒輪減速機斷齒傳動扭力軸柱銷斷裂軸瓦研傷    O引言        管磨機是水泥廠的關鍵設備之一，自從1891年第一臺連續(xù)作業(yè)的管磨機誕生以來，至今已有一百多年的歷史了。盡管現(xiàn)在發(fā)明了立磨、輥壓機、輥筒磨等許多新型的粉磨設備，但是管磨機仍然以其穩(wěn)定可靠的操作運行特點在市場上占據(jù)主導地位。目前，采用中心傳動的大型管磨機在水泥行業(yè)中占有重要地位，主減速機是中心傳動管磨機的關鍵設備。隨著水泥工業(yè)的發(fā)展和技術的進步，管磨機的

3、規(guī)格越來越大，主減速機也日趨大型化，低速、重載和高運轉率的矛盾亦更為突出。大型減速機要求必須具備足夠的承載能力和運行的可靠性，然而要實現(xiàn)這一點并非易事。它負荷重、制造精度高、檢修難度大、費用高、周期長，對全廠的生產影響大。因此，切實搞好中心傳動管磨機主減速機的管理，提高維護操作水平，保持其完好狀態(tài)和正常安全運轉，是大型水泥廠設備管理的重點之一。1中心傳動管磨機主減速機的分類及結構特點     管磨機是一種低速重載長期連續(xù)運轉的粉磨機械，管磨機的傳動系統(tǒng)是管磨機的重要組成部分，傳動系統(tǒng)將直接影響管磨機的工作性能及粉磨系統(tǒng)的投資成本，對于大型管磨機來講尤其重

4、要。管磨機的傳動系統(tǒng)根據(jù)減速器的結構形式，分成主減速機位于管磨機側面由大小齒輪驅動的邊緣傳動、主減速機與管磨機同軸線布置的中心傳動，以及無齒傳動即環(huán)形馬達傳動三大類。邊緣傳動又分為單邊單傳動、單邊雙傳動和雙邊雙傳動；中心傳動又分為常規(guī)的落地式減速機傳動(圖1和特殊結構的直聯(lián)懸掛式減速機傳動(圖2。常規(guī)的落地式中心傳動又分為行星減速機式、雙分流和三分流減速機式。中心傳動比邊緣傳動的傳動效率高5左右，能量利用率也高，對減速器零部件制造精度的要求也高。管磨機的傳動系統(tǒng)主要要求可靠性和經濟性，應根據(jù)傳動系統(tǒng)的技術特點和可靠度、傳動效率、投資成本、操作維護費用及經濟實力等諸方面情況精心選型。隨著機械制造

5、技術的進步，減速器無論從選取材料、金屬加工精度、采取熱處理的措施，還是在機械結構設計形式上都有了長足的發(fā)展。所以，目前大型管磨機的傳動系統(tǒng)采用中心傳動的較多。       本文所述的中心傳動管磨機主減速機主要是指平行軸雙分流式硬齒面齒輪減速機(圖3，主電機通過聯(lián)軸節(jié)與主減速機的首級小齒輪軸相聯(lián)，一個小齒輪驅動兩個大齒輪，進行首級減速。首級大齒輪通過撓性扭力軸向末級小齒輪傳遞扭力，再由兩個末級小齒輪共同驅動一個大齒輪，完成末級減速，將轉矩傳遞給管磨機。首級小齒輪軸由兩個滾動軸承支承，其余各齒輪軸均由滑動軸承支承。滑動軸承都是水平剖分式，

6、瓦面為巴氏合金，軸瓦是一種便利，不足之處是工藝布置占地大，造價偏高。2  M廠中心傳動管磨機主減速機的故障分析21技術參數(shù)        M廠年產水泥60萬t，擁有2臺22 m×44 m的風掃式煤磨，2臺24 m×12 m的水泥磨，2臺38 m    ×1 2 m的水泥磨，1臺32 m×7 m+18 m的粉磨兼烘干生料磨，1臺35 m×10 m的中卸生料磨，總    

7、共擁有8臺管磨機。其中，22 m x 44 m的2臺煤磨    和24 m×1 2 m的2臺水泥磨都是采取邊緣傳動，    38 m×12 m的2臺水泥磨、32 m×7 m+18 m    的粉磨兼烘干生料磨和35 m×10 m的中卸生料磨都是采取常規(guī)落地式減速機中心傳動。該廠中心可調結構，只要轉動軸瓦就可校正輪齒嚙合面，定位螺栓設在水平接合處。這種減速機采用彈性扭力軸均載系統(tǒng)，當兩個首級大齒輪由于制造、安裝或運轉變形可能產生相對誤差時

8、，可通過兩根彈性扭力軸產生不同的扭轉變形來實現(xiàn)均載。這種減速機功率雙分流，對稱布置，同軸式結構。系統(tǒng)簡潔，結構簡單，實用可靠。箱體采用焊接鋼板結構，由上、下兩部分組成，整體重量較輕，日常維護簡單傳動管磨機主減速機的特性參數(shù)見表1。這4臺減速機都是采取常規(guī)落地的傳動形式安裝，應用彈性扭力軸變形實現(xiàn)功率雙分流均載，有3臺是平行軸二級雙分流式硬齒面減速機，只有JSXl 300A1臺由于齒輪減速比的原因，采用平行軸二級雙分流硬齒面減速機，外掛1臺PGXl 8056行星齒輪箱，都是采取集中強制潤滑的潤滑方式，潤滑油為N320號中負荷齒輪油。22故障簡介    &#

9、160;   M水泥廠這4臺中心傳動管磨機主減速機自1 989年1 2月第一臺減速機JS 1 000型投入運行，到2003年8月第四臺減速機MFY200-01型投入運行，有3臺減速機JS 1000型、JSX一1 300A型、JS 1100型相繼發(fā)生過多次故障，故障簡介見表2。從表2可知，3臺減速機的故障類型既有共同點又有不同之處。總的來講，減速機的故障類型主要是：末級大齒輪斷齒；末級小齒輪剝落、斷齒掉塊；首級小齒輪點蝕、剝落掉塊；首級大齒輪點蝕；錐套與末級小齒輪軸(右側傳動扭力軸柱銷斷裂；壓蓋緊固螺栓斷裂；末級小齒輪軸(右側軸瓦研傷；首級小齒輪軸的滾動軸承點蝕、散

10、架；PGXl8056行星減速箱的太陽輪和行    星輪輪齒斷裂，內齒圈斷裂，等等。23故障分析231減速機斷齒的原因分析    從故障簡介里可知，該類型減速機最常見、最容易發(fā)生的故障就是輪齒剝落、點蝕、掉塊和斷齒，特別是低速級的齒輪，掉塊、斷齒現(xiàn)象最為頻繁。在供油油質、油量、油壓、傳動負荷等都正常的情況下，JS 1000減速機分別在1994年7月5日和1999年10月7日，JSX一1300A減速機在1997年10月20日，相繼發(fā)生三次相當嚴重的斷齒現(xiàn)象，都是發(fā)生在低速級齒輪上，其中有兩次發(fā)生在與管磨機相聯(lián)接的輸出大

11、齒輪上，而且斷口形狀、位置十分相似(圖4。減速機的輸出大齒輪轉速最低，承受的轉矩最大，受力最大，齒輪的直徑和單重最大，毛坯鍛造、機械加工和熱處理、安裝要求難度也最大，若在技術、控制、質量檢驗等某一道工序中把關不嚴，就可能會造成該齒輪在使用中發(fā)生問題。減速機發(fā)生斷齒后，修復難度大、費用高、周期長，對工廠的生產影響大。況且，JSX-1 300A減速機投入運行一年零一個月左右，就發(fā)生一次折斷6個輪齒的現(xiàn)象，斷口的長度超過齒長的826非常值得我們深思，更需要設計、制造、安裝和使用部門一起進行認真地研究、分析和探討。       &#

12、160; 斷齒的因素較多，工況條件復雜，并且沒有制造廠家的熱處理溫度曲線圖、探傷檢查報告、材質分析報告以及毛坯制造的情況記錄，不能輕易對斷齒進行深層次的原因分析。但是，根據(jù)現(xiàn)場觀察和分析，筆者對JS 1000和JSX-1 300A減速機這三次斷齒的原因有個初步的傾向性看法：這三次斷齒的位置都不對稱，都不是發(fā)生在齒根部位，斷口形狀與一般疲勞斷裂的斷口形狀相似，在斷口上能夠明顯地觀察到疲勞源、光滑的或貝殼狀的疲勞裂紋發(fā)展區(qū)和粗糙的瞬斷區(qū)。根據(jù)GB348 183齒輪輪齒損傷的術語、特征和原因判斷，基本上屬于隨機斷裂。主要是由于缺陷或過高的有害殘余應力所誘發(fā)，可能是夾雜物、微細磨削裂紋或不適當?shù)臒崽幚?/p>

13、引起的局部斷裂。從斷口形態(tài)和部位分析，首要原因可能是材質夾雜、毛坯鍛造有問題；其次是淬火與滲碳工藝欠佳，或其它原因造成齒輪本身質量問題。后來，與鄭州、洛陽等地的有關專家一起進行詳細地檢測、分析和討論，對斷齒主要原因的分析結果基本相同。       中心傳動管磨機在運行中，我們希望其中心線和主減速機及電動機的中心線位于同一條軸線上，這樣運行才能平穩(wěn)，尤其可使主減速機的齒輪進入良好的嚙合狀態(tài)。斷齒發(fā)生后，用百分表測量32 m×7 m+18 m盼磨兼烘干生料磨與JS 1000減速機中心線的相對位置，發(fā)現(xiàn)生料磨出料端的傳動接管法蘭中

14、心比減速機中心線高出432 mm，并且左右偏差353 mnl。后來，測量38 m×1 2 m水泥磨與JSX-1 300A減速機中心線的相對位置，以及測量35 m    ×10 m中卸生料磨與JS 1 100減速機中心線的相對位  置，也發(fā)現(xiàn)都有很大的偏差。以cI：,32 m×7 m+18 m  粉磨兼烘干生料磨來講，盡管生料磨出料端和主減  速機的輸出端都安裝有調整中心的彈性模片，兩彈  性模片之間還有幾米長的傳動軸，但是由于生料磨 &

15、#160;的中心線和主減速機的中心線不在同一條軸線上，  在運行中，生料磨將通過傳動軸給主減速機的輸出  軸一個很大的斜拉力，使主減速機低速大齒輪的齒  輪軸歪斜，其中心線和與其嚙合的兩個小齒輪的齒  輪軸中心線不平行，導致低速大齒輪和兩個小齒輪  的輪齒嚙合面減小，增加輪齒的偏載負荷。如果再  考慮如下情況：生料磨在運行中，由于筒體、襯板、  磨內零部件和物料的重量影響，筒體向下發(fā)生彎曲，  中部產生撓度，兩端軸承處產生轉角，出料端的

16、傳  動接管法蘭上翹，使生料磨出料端的中心線相對抬  高；在運行中研磨體不斷撞擊，產生很大的熱量使  生料磨筒體溫度上升，筒體膨脹，生料磨的中心線  也隨之升高，雖然運行時主減速機的中心線也會隨  著溫度上升而升高，但是由于生料磨的增幅比主減  速機的增幅大，使生料磨出料端的中心線相對抬高。  這就更加劇了減速機輪齒嚙合面的減小和輪齒的偏  載負荷。在檢查JS 1000減速機時，發(fā)現(xiàn)末級大齒輪  與兩側小齒輪齒面接觸

17、長度最短的只有90mm長，  僅為齒長的214，與設計要求的接觸長度相差很大，  接觸面積太少，并且一個是前接觸一個是后接觸；  末級大齒輪齒輪軸兩端軸承的頂間隙一大一小，外  大內小，相差05 mm左右。這說明大齒輪的齒輪軸  與兩個小齒輪的齒輪軸中心線不平行，在運行中歪  斜不水平，齒輪長期處于嚴重地偏載運行。由上面  分析可知，在運行中，管磨機的中心線和主減速機  的中心線不在同一條軸線上，導致齒輪長期處于嚴  

18、;重地偏載，這也是減速機發(fā)生輪齒掉塊、斷齒等故  障的一個重要原因。        影響質量的因素較多，工況條件復雜，當然導致斷齒的原因也比較多，像減速機的安裝水平度、減速機基礎下沉及選用的潤滑油等等。23·2  減速機錐套與小齒輪軸的傳動扭力軸柱銷斷裂的原因分析        從故障簡介里可以看出，JSX一1 300A減速機在1997年10月20日和JS 1100減速機在2003年4月

19、28日分別發(fā)生了錐套與低速級小齒輪齒輪軸(右側的10條傳動扭力軸柱銷全部斷裂現(xiàn)象。      該類型主減速機是通過傳動扭力軸柱銷將撓性  扭力軸傳遞給錐套的轉矩，再傳遞給小齒輪軸的。  為了傳遞轉矩平穩(wěn)，增強傳動扭力軸柱銷的可靠性，  傳動扭力軸柱銷與銷孔的安裝配合屬于過渡配合，  在錐套與小齒輪軸法蘭的聯(lián)接處，傳動扭力軸柱銷  存在很大的應力集中現(xiàn)象。該類型主減速機是平行  軸圓柱齒雙分流式減速機，一個小齒輪驅動兩

20、個大  齒輪，進行首級減速；再由兩個小齒輪共同驅動一  個大齒輪，完成末級減速，將轉矩傳遞給管磨機。  從電機側看，管磨機為順時針方向旋轉，在兩個小  齒輪共同驅動一個大齒輪的過程中，兩個小齒輪處  在大齒輪的兩側，必定是有一個小齒輪(左側向  上抬大齒輪，同時有一個小齒輪(右側向下壓大  齒輪，才得以共同驅動大齒輪，并使其旋轉。因為  向下壓的小齒輪(右側是主動輪，小輪齒受大齒  輪的反作用力，該反作用力大于小齒輪

21、軸(右側  重力，根據(jù)力的平移定理，反作用力移到小齒輪軸  的中心，附加一個力偶，力偶向上抬起小齒輪軸軸  頸。由于齒輪的制造、安裝精度不高，齒面嚙合間  隙不理想，齒輪同步差，運行中，向下壓大齒輪的  小齒輪軸在滑動軸承的上瓦和下瓦之間經常跳動，  導致傳動扭力軸柱銷的應力集中爆發(fā)而使其斷裂。  233減速機末級右側小齒輪軸內側上瓦研傷的原因  分析       &

22、#160;從故障簡介里可以了解到，在2005年1月8日，JS l 100減速機發(fā)生末級小齒輪軸(右側內側的上瓦輕微研傷，而其他軸瓦基本上沒有磨損，沒有發(fā)現(xiàn)問題。為什么這副瓦會研傷呢?        就如故障簡介里所講，在2 0 0 3年4月2 8日，JS l 100減速機錐套與末級小齒輪軸(右側的10條傳動扭力軸柱銷(39 mm×1 20 mm全部斷裂，當I時我國多個地區(qū)發(fā)生“非典”疫情，許多單位根據(jù)情況都采取了封閉措施，并且水泥廠內缺乏加工傳動扭力軸柱銷和鉸制銷孔的材料和設備，不能進行徹底處理，只能臨時

23、采取用40Cr鋼加工10條軸柱銷裝上，進行簡單的處理，導致軸柱銷與銷孔結合不緊，末級小齒輪軸(右側與撓性扭力軸的相對位置不固定。正象前面所講，35  mm×10  mm中卸生料磨與JS l 100減速機中心線的相對位置有很大的偏差，低速大齒輪和兩個小齒輪的輪齒嚙合不好，兩個小齒輪一個是前接觸一個是后接觸，而右側的小齒輪是后接觸；由于右側的小齒輪軸在運行中經常跳動，內側軸瓦位置比外側軸瓦位置跳動量大。另外，軸瓦獲得潤滑的基本條件為：兩潤滑表面必須能夠相互傾斜而使其間的油膜呈收斂楔形移動件帶著潤滑油由大口走向小口；潤滑油供應充分，使油液形成積聚。而

24、右側小齒輪軸軸瓦的潤滑油經上面的油孔進入，經瓦背面的油溝和瓦上面的注油孔進入到軸、瓦之間。小齒輪軸跳起時，潤滑油的重力向下，而軸帶油方向向上，兩力方向相反，不利于油的楔入；軸與下瓦之間的間隙較大，潤滑油都從該間隙流走了；上瓦瓦口側隙窄，形成的貯油室小，造成油量供應相對不足。這些因素使上軸瓦供油相對不足，不能形成良好的油膜，從而導致上軸瓦研傷。3中心傳動管磨機主減速機故障處理的要點        中心傳動管磨機主減速機發(fā)生故障后，在對現(xiàn)場詳細觀察分析，搞清楚故障情況，并保留故障遺留的實物和必要的檢測情況記錄，積極與制

25、造廠家聯(lián)系，認真細致地分析故障原因，在想方設法迅速恢復生產和力爭把損失降到最小的原則指導下，根據(jù)實際情況制訂切實可行的處理方案。減速機齒輪斷齒故障，要將斷齒部分打掉，清除裂紋的擴展部分，并將毛剌、尖角用砂輪打圓磨光；檢查齒面嚙合情況，盡量調整到最佳狀態(tài)；酌情減負荷運行，加強狀態(tài)監(jiān)測、潤滑油管理和提高維護操作水平，盡量減少啟動次數(shù)，盡快與制造廠家簽訂配件定購合同，并就下一步安裝調試達成協(xié)議。減速機傳動扭力軸柱銷斷裂故障，要檢查齒面嚙合的同步隋況，盡量調整到最佳狀態(tài)；重新鉸制銷孔，并根據(jù)每個銷孔的情況配置傳動扭力軸柱銷。減速機軸瓦研傷故障，要重新刮研軸瓦，嚴格控制軸瓦各處間隙?？傊瑴p速機發(fā)生故障

26、后，首先要在查處故障原因的基礎上，考慮到設備、工具、經驗和技術等方面的原因，盡量請制造廠家派人檢修或來人指導檢修，驗收把關，保證質量，節(jié)省時間，把損失降低到最小。4中心傳動管磨機主減速機使用和維護的幾點想法        現(xiàn)在，國產的大型平行軸雙分流式硬齒面減速機在大型中心傳動管磨機上應用越來越多，質量要求越來越高，正確使用和精心維護就顯得特別重要，鑒于此，在這里談幾點想法。        (1中心傳動管磨機主減速機的問題應該引起重視，尤其是末級輸出大齒輪應有更高的可靠性和較大的服務系數(shù)。        (2水泥行業(yè)要高度重視中心傳動管磨機和主減速機的安裝中心線問題，需要盡快制定出科學統(tǒng)一的安裝標準。到目前為止，關于中心傳動管磨機和主減速機中心線的相對位置仍然沒有一個科學統(tǒng)一的安裝標準，還存在不同的安裝觀點。有的認為安裝時兩者中心線的理論位置應位于同一軸線中，JC334194水泥工業(yè)用管