輥壓機傳動系統常見故障和預防

Common Faults and Precaution for Transmission in Roller Press

輥壓機傳動系統常見故障和預防

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

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

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行固定支承，另外一端采用圓柱滾子軸承進行浮動支承。圖2是兩端采用兩個圓錐滾子軸承面對面進行兩端定位。從圖中可以看出，無論哪一種定位方式，當軸承間隙過大時，都會引起輸入軸軸頭擺動，破壞骨架油封唇口。所以，在現場操作維護過程中，如果發現減速器輸入軸軸頭出現擺動現象，應當拆下輸入軸承端蓋，檢查軸承間隙，加調整墊，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，實現了密封。弧形彎月面的形成是密封的必要條件。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油膜來防止滲漏，要滿足形成動態油膜的條件，對軸頸表面加工質量的要求就很高。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。

·在設備檢修過程中，如發現軸上已經磨出了溝槽，可以采用以下辦法進行處理和改進：

·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軸面修復劑FIXMASTER進行修復。

·在密封位置設計單獨的襯套，更換磨損襯套，改進設計。

3 減速器油溫過高

減速器的入軸軸承設有測溫裝置，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。根據使用經驗，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。由于環境溫度、冷卻循環水溫度、通風條件、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置，應根據現場調試情況確定。某現場輥壓機調試過程中將輥壓機的跳停溫度設置為70℃，但在實際工作中，減速器的最高溫度常常達到71～72℃，導致輥壓機頻繁跳停。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當往高調，而不應拘泥于原廠家的調試設定值。

減速器在長期的工作過程中如果沒有異常情況，溫度應當始終在一個比較穩定的范圍內變化，不應當在短時期內出現大幅度的增高或降低，否則，就可能是系統某個環節出了故障，應進行故障排查。

除上述原因外，還應對以下因素進行檢查和排除：

·檢查減速器有無異常噪音，減速器內部軸承損壞可能導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。

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

·檢查熱電阻接線是否松動。

4 齒面點蝕剝落

水泥生產設備一般都是24h連續工作，而且工作環境惡劣，因此，齒面點蝕是水泥齒輪設備的一種常見現象，最常見于回轉窯開式驅動齒輪，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受到接觸擠壓作用，產生細微的疲勞裂紋，裂紋沿表層不斷擴大，使齒面出現小塊金屬剝落，形成麻點和斑坑。圖5是齒面的常見點蝕形式。點蝕產生起始于節圓附近，會引起噪聲和振動。齒面點蝕最初表現為麻點，后發展為連片麻點，再嚴重的會形成齒面剝落。齒面產生剝落時，檢查潤滑站過濾器，會有細小的鐵屑產生，嚴重時會有片狀鐵屑。

預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。應控制齒輪毛坯質量，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齒圈，采用滲氮、噴丸可以提高內齒圈的抗點蝕能力。

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突然，并且會伴隨劇烈的振動和附加載荷，產生的損害很大，常常導致一系列相關零部件的損壞，所以必須予以重視。圖6是齒輪輪齒的兩種斷齒現象。

斷齒分三種情況：

·疲勞斷齒。輪齒長期受變應力反復作用，產生疲勞裂紋，裂紋逐步擴展，導致斷齒：

·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，導致輪齒折斷。

·脫落的軸承滾珠、松動的螺釘等掉入嚙合部位，導致輪齒折斷。

預防斷齒的措施包括：

·保證輥壓機空負荷啟動，清除輥間堵料。

·保證輥壓機下料連續、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象，查找原因。

·校核齒輪的彎曲強度，計算彎曲強度安全系數SF＞2。

·在減速器輸入軸端安裝液力耦合器、軟啟動鋼球聯軸器，在過載狀態下保護減速器。

·對減速器內部可能脫落的螺釘、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的情況，在發現輥面出現較大剝落時，應及時進行維護補焊。由于輥面剝落會造成輥壓機系統的強烈振動，對減速器產生很大的附加沖擊載荷，嚴重時會導致減速器輪齒折斷，所以應當對輥面進行定期檢查，必要時要及時維修輥面，確保輥壓機平穩運行。

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、進鐵塊等原因，輥壓機系統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，保護輥壓機系統的零部件，在設計傳動系統時，應當在傳動環節中采用軟啟動聯軸器進行過載保護和緩沖吸振。常用的軟啟動聯軸器包括液力耦合器和軟啟動安全聯軸器。圖7是在輸入軸上安裝液力耦合器的輥壓機系統。

LR型軟起動安全聯軸器是西安重型機械研究所生產的一種專門用于沖擊載荷場合的聯軸器。圖8是軟起動安全聯軸器結構示意圖。

聯軸器的工作過程為：主動軸帶動轉子旋轉，轉子上的葉片將殼體內的空腔分成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軸器半徑方向運動，逐漸貼緊在殼體內壁，并沿殼體內壁滑動，隨著轉速的升高，鋼球與殼體內壁間的摩擦力達到一定值時，鋼球帶動殼體旋轉，達到同步狀態。殼體通過銷軸組件帶動半聯軸器旋轉，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

圖8 軟啟動安全聯軸器結構示意圖

軟起動安全聯軸器的主要特點有：

·軟起動性好。原動機起動時，聯軸器處于打滑狀態，可將帶載起動變為近似空載起動，實現原動機的軟起動。

·可靠的過載保護并可調節。當工作機過載或卡死時，聯軸器打滑，限制了功率的增加，當異步電動機因過載導致轉速下降時，聯軸器可傳遞功率隨轉速迅速下降，有效保護電動機不被堵轉。增減鋼球的填充量，可調節過載保護功率值。

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

·安裝拆卸方便，工作可靠，運行中無需維護，承載能力大，外形尺寸小；但長時間打滑會發熱嚴重，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，軟起動安全聯軸器功率損耗小、免維護、體積結構小，能有效降低輥壓機傳動系統的載荷沖擊，減少輪齒折斷發生的概率。

6 行星減速器的有效潤滑

據有關資料介紹，國內減速器因潤滑不合理導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、載荷大小和環境溫度。選擇減速器的最重要參數是油的粘度。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生的攪動較為輕微，因而功率損耗也少一些。但在低速時，發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頻繁的載荷波動，不容易形成油膜，所以應當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，應用低粘度機油清洗減速器內部，清除掉油脂，同時也清洗掉減速器內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部進行清洗。

在行星減速器安裝調試完畢，帶料運轉400h或2個星期后（以先到期者為準），將潤滑油全部放掉，用N100低粘度機械油清洗減速器內部，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重的環境下，箱體內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的濾網過濾后，還可以重新使用。

在正常的工作條件下，應在減速器工作2000h后，或連續運轉3個月后更換潤滑油，如果延長換油周期應對潤滑油定期檢查。換油時，減速器內的舊油也應清理干凈，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，應有明顯的標識，油品不允許露天存放，不同廠家生產的潤滑油不能混用。

7 結論

輥壓機傳動系統雖然包含了很多環節，但由于輥壓機系統的自動化程度較高，很多運行參數如電流、油溫、輥縫間隙等都可以從中控電腦和現場儀表上觀察到，這給輥壓機傳動系統的維護和設計提供了方便和依據，只要在現場實踐中不斷觀察、總結和改進，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計與制造編委會.漸開線齒輪行星傳動的設計與制造［M］.機械工業出版社，2002.

[2]龐杭洲,王宇航.輥壓機行星減速器的運行與維護［J］.新世紀水泥導報,2006.1.

[3]龐杭洲,王宇航.輥壓機行星減速器的潤滑設計［J］.新世紀水泥導報,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