矯平機齒輪箱斷齒分析與改進

2013-12-04 01:50:16馬彩英楊敏超劉振慶

設備管理與維修 2013年2期

馬彩英楊敏超劉振慶

江陰齒輪箱制造有限公司江蘇江陰市

一、前言

矯平機可作為去除板材應力、提高板材品質的設備使用，為適應市場需求，江陰齒輪箱制造有限公司開發了多種規格的輥式矯平機用減速器。輥式矯平操作是在交錯排列的上、下排工作輥之間進行，兩列工作輥的空檔中間形成交錯的排列，板材從一端送入，被矯平機嚙入，工作輥對板材進行正反方向的多次交變彎曲，最終使板材變得平整。輥式矯平機減速器作為關鍵的傳動部件，必須要保證設備安全、穩定、長期運行，應滿足高可靠性要求。JPJ28型矯平機，在短短半年內就出現了重大事故，造成不良影響，必須采取相應改進措施

二、齒輪箱斷齒情況與分析

JPJ28矯平機的齒輪箱，是專門為矯平高強度板材設計的部件，先后生產過2臺。第一臺于2009年11月交貨，使用至今沒有問題，用于小規格板材矯平。第二臺用于稍大規格板材矯平，用于12mm厚1800mm寬度的板材矯平線。所用減速器于2010年11月交貨，客戶使用半年后出現嚴重斷齒現象，并且主箱體的上箱體邊角出現變形。

兩臺相同的設備，一臺運轉良好，另一臺卻在半年時間內損壞，當時懷疑操作工操作不當。到現場查看情況，詢問操作工，設備正常運行時有輕微響聲，運行中板材突然卡住不動，操作工馬上按下停止按鈕，但未能立即切斷電源，過了5s左右按下另外一個停止按鈕才切斷電源，此過程中齒輪箱發出很大聲音，應該是發生了斷齒并且發現齒輪箱上箱體邊角處有輕微變形。操作中并未反向送入板材，可排除操作問題。

拆箱后，發現箱內齒輪損壞（圖1），部分齒輪損毀嚴重（圖2），箱內放油后，發現很多齒輪碎塊（圖3）。完全拆開后，又發現輸出軸有扭曲變形。將碎塊送熱處理部門分析后，未發現異常。統計后，齒輪箱中有5根輸出軸彎曲變形，4個齒輪有損傷，4個齒輪發生斷齒，有11個軸承和10個油封需要更換。并且這些齒輪、齒軸的損壞部位不在同一個位置。

圖1 箱體內部概況

矯平機減速器內的空間比較狹窄，布局非常緊湊，箱體軸布置見圖4。輸出軸受空間限制，軸徑相對較小，導致軸比較細長，齒輪模數較大，齒輪材料采用優質低碳合金鋼20CrNi2MoA。

圖2 斷齒齒輪

圖3 斷裂的齒輪碎塊

圖4 箱體布置示意

根據損壞的現象分析，考慮矯平機受負扭矩作用，即由于各工作輥作用于板材的壓彎量不同，引起各矯平輥的線速度不一樣，導致某輥驅動板材時，下面一棍線速度較慢，板材反作用于該工作輥，相當于板材拖著工作輥轉動。此時工作輥不但不起作用，反而形成了對系統的阻力，導致板材進入矯平機時，前面幾個輥受到了相當大的力，某根工作輥產生輕微彎曲變形，甚至安裝齒輪的部位也產生了彎曲，這樣該位置的齒輪嚙合受到偏轉，作用力由原來作用于全齒面，變為作用于部分齒面上，對齒輪造成很大沖擊，進而產生斷齒。斷齒后產生的碎片，刮到了箱體內壁，并且甩到其他齒輪部位，導致其余位置的齒輪也發生了斷齒或是齒面損傷。并且受影響部位的軸承也承受了很大的力，軸承頂起上箱體而導致上箱體邊角變形。雖然軸承外觀看不到明顯損傷，為確保安全，也需更換軸承。