輥磨減速機行星輪抱死分析及處理

方鵬

1 引言

我公司2號輥磨為德國進口萊歇磨，主要用于生產礦渣微粉，減速機采用弗蘭德品牌，型號為：KMPP651，其結構為一級傘齒加兩級行星傳動。2013年3月9日，該減速機因功率過高報警，而且潤滑系統回油溫度急劇升高，晚上23：25減速機潤滑站過濾器壓差高報警，整個系統跳停。當我們檢查過濾器濾網時發現有大量的黃色銅屑，經化驗銅屑成分為CuAl10Ni，我們查閱設備圖紙推測該合金來自二級行星輪中的銅瓦。經過咨詢，弗蘭德專家給出了同樣的判斷，并提供了具體的解決方案。隨后，我們按照弗蘭德公司出具的方案對該減速機進行了搶修。目前該減速機運行接近兩個月且效果良好。現將具體原因、修復方案及預防措施簡單描述。

2 原因分析

圖1 推力瓦燒蝕

圖2 銅瓦裂紋

圖3 銷軸開裂

該減速機自2008年2月份開始使用，到現在已運轉5年多，運轉率接近90%，因此設備或多或少存在老化問題，尤其是里面的合金瓦，由于自身硬度較低，一旦潤滑不良很容易造成損傷。在拆檢減速機時發現二級行星有一個行星輪堆積了大量的合金，且無法轉動，證明我們的判斷正確。在對該行星輪拆檢中發現了以下三個問題：（1）兩側的推力瓦嚴重燒蝕熔化（圖1）；（2）銅瓦處存積了大量油泥并將潤滑油道堵塞，而且銅瓦整個開裂、軸向延展接近30mm（圖2）；（3）銷軸局部裂紋（圖3）。

根據以上損壞分析，銅瓦潤滑油孔堵塞之后，造成銅瓦急劇升溫，溫度升高到一定程度使得銅瓦受熱開裂并且膨脹延展，最終與兩側的推力瓦接觸，推力瓦受到擠壓以后迅速升溫最終燒蝕，銷軸因此承受較大的扭矩及高溫，造成裂紋。

3 處理方案

推力瓦、銅瓦、銷軸的方案為按照尺寸重新制作備件。但在檢測齒輪時發現其內孔圓柱度較差以至于變成橢圓，而且表面硬度下降，遠遠低于圖紙要求（HRC55+5）。我們聯系弗蘭德公司欲購買該齒輪，對方回復該齒輪需要德國進口，加工周期為6個月，而且為保證齒輪嚙合，建議6個齒輪一起更換。此時，我公司銷售正處于旺季，該輥磨每天生產3000t微粉，停機6個月對我們的損失可想而知。我們聯系弗蘭德總部專家要求給出整改方案。對方經過詳細計算給出如下方案：擴大齒輪內孔直徑，再加一個過渡套，從而保證齒輪的硬度及裝配要求（圖5）。

3.1 過渡套材料選擇

過渡套材料采用42CrMo。該材料強度、淬透性高，韌性好，淬火時變形小，高溫時有高的蠕變強度和持久強度，用于制造要求強度更高和調質截面更大的鍛件。

3.2 處理工藝

（1）鍛打：目的是減小殘留夾雜物的尺寸，使其成分趨于均勻，組織趨于致密，細化晶粒，改善鋼的性能。

（2）粗車：單邊留4mm加工余量。

（3）著色探傷：目的是檢查工件是否有損傷，從而保證下一道工序順利進行。

（4）完全退火：目的是使工件的內部組織全部進行重結晶，通過完全退火來細化晶粒，均勻組織，消除內應力，同時降低硬度，便于切削加工，并為加工后零件的淬火作好組織準備（圖6）。

圖4 二級行星輪結構圖

圖5 齒輪處理圖

圖6 退火工藝曲線

具體過程：零件在爐溫＞800℃裝爐，立即通入甲醇：50～60ml/min、氮氣：4～6m3/h；溫度升到850℃之后甲醇：35～45ml/min、氮氣：4m3/h；保溫120min后隨爐冷降溫至650℃，停甲醇，氮氣：5m3/h；降溫至550℃時出爐空冷。

（5）半精車：單邊0.75mm，從而滿足下一步淬火的淬硬層＞0.5mm的要求。

圖7 高頻淬火

（6）高頻淬火（圖7）：該套由于工作面是套的內孔及兩個端面，硬度要求HRC58-62，淬硬層＞0.5mm。因此，選擇高頻淬火，這樣既能局部熱處理，同時也滿足硬度要求。另外，高頻淬火時工件的冷卻至關重要，為保險起見采用淬火液進行冷卻；感應器距離工件的位置也非常重要，離得太近容易造成感應器受熱，堵塞冷卻水溢流孔，離得太遠影響熱功率的傳遞，一般控制在3～5mm。

（7）精車外圓及內孔：外圓最終尺寸為?330t6，內孔最終尺寸為? 330H6，這樣保證外圓與齒輪內孔過盈配合，過盈量控制在0.2～0.3mm；內孔與銅套間隙配合，間隙控制在0.1～0.12mm。

（8）精車端面：將過渡套與齒輪進行冷裝之后，對過渡套的端面進行精車，要求兩個端面與內孔垂直度，圓跳度誤差控制在0.02mm以內。

目前，該減速機已恢復生產兩個月，二級行星振動值3～5mm/s，輥壓9.0MPa，比表面積 440m2/kg，磨機產量也逐漸恢復到150t/h，運轉狀況良好。

4 采取的措施

4.1 加強設備巡檢并采用先進的檢測工具

該減速機恢復生產之后，我們加強了巡檢力度，購買了先進的在線巡檢儀，它不僅能對減速機振動進行檢測形成趨勢圖，而且還能進行數據傳輸及保存，這樣我們就能夠通過趨勢圖來推斷減速機運行狀況。

4.2 加強油品檢測

目前，我們每個月都要對潤滑油進行檢測，項目有粘度、機械雜質、水分、污染等級等，通過對油樣的檢測，可以隨時掌握減速機內部運轉狀況，保證了潤滑的可靠性。

4.3 提高磨機操作水平

喂料粒度控制在80mm以內，這樣既能保證碾磨料層厚度避免磨機振動，又能提高研磨效率；另外，加強選粉機轉速、喂料量、熱風控制的調整，從而保證磨機穩定順行。

4.4 選用材質較好的濾芯

弗蘭德KMPP651減速機內部全部為滑動軸承，對潤滑油的潔凈度要求比較高，一旦有異物進入很容易造成油道堵塞。因此，濾芯的選用至關重要，我們現在選用的是力士樂25μm濾芯，使用效果很好。

5 結語

輥磨的穩定運行對減速機的使用壽命至關重要，減少輥磨運行的振動值，有利于減速機提高使用壽命；另外，定期檢測減速機各個軸瓦部位的振動，并且定期對潤滑油進行檢測及檢查過濾網上有無雜質，對提高減速機的穩定順行也至關重要。

[1]任永剛,張浩云,等.輥磨減速機斷齒原因分析及處理[J].水泥技術,2011,（01）：48-52.