Φ2.6×13m水泥磨減速器高速齒輪軸軸承故障原因分析及處理

劉明紅

（湖南辰溪華中水泥有限公司，湖南辰溪縣 419500）

1 情況簡介

某公司一臺Φ2.6×13m水泥磨于2008年5月投產，該磨配MBY710-4.5-IR減速器，傳遞功率1000kW，輸入轉速740r/min，高速齒輪軸軸承型號23236CC/W33，齒數Z＝21，左旋。投產后，減速器高速齒輪軸軸承多次發生故障，主要表現為非輸入端軸承跑外圈、跑內圈及輸入端軸承跑內圈、軸承燒損等，軸承使用壽命最短的只有約45d，遠未達到不低于50000h設計要求的壽命。情況嚴重時，高速齒輪軸軸向竄動，齒輪端部與輸入端軸承外圈磨擦，把高速齒輪端部磨損掉約5mm。高速齒輪軸軸承事故頻發，不僅更換軸承需要停機，還得在運行中頻頻停機檢查，以避免出現大的事故，這給正常生產造成很大的影響。對此，我們通過對稀油站控制系統、減速器與電機及小齒輪軸同軸度以及軸承與軸孔的配合等方面的調整，更換已磨損的電動機前后軸瓦后，較好地解決了軸承故障問題。原因分析和處理措施總結如下。

2 軸承故障原因分析及處理

2.1 設備安裝質量問題

磨機投運時，大小齒輪的振動就較大，小齒輪軸承座的地腳螺栓曾出現松動，不久又出現減速器地腳螺栓松動問題，緊固后又出現松動。后來，減速器輸入端下的一個M36地腳螺栓出現斷裂，由于此減速器的地腳螺栓是穿過底座直接與減速器相聯的，螺栓通過底座時，兩邊都設有加強筋，空間有限，螺栓斷后不好焊接，所以，后來又從焊接處再次斷裂。在一次檢修時，我們把底座的一塊加強筋取掉，對地腳螺栓斷裂處加強焊接，在重新緊固地腳螺栓后發現，電動機與高速齒輪軸的尼龍棒銷聯軸器裝配較困難，最后發現減速器高速齒輪軸與電動機軸、減速器低速軸與小齒輪軸的同軸度相差較大，且大小齒輪的齒頂間隙兩側也不相同，非輸入端為9.5mm，輸入端為8.0 mm。顯然，這些都是安裝質量不合格造成的，必須重新對同軸度進行校正。按照一般方法，必須先調整大小齒輪的齒頂間隙，然后依小齒輪軸為基準，依次調整減速器與小齒輪軸及減速器與電動機的同軸度，但由于電動機軸承座的調整會使轉子與定子的氣隙發生變化，且整個電動機的位置（包括基礎）都要變動，調整難度較大。

對此，我們只得以電動機軸為基準調整同軸度。經測量（數值如圖1所示），應在減速器下墊0.8mm墊板，但墊后高度仍不夠，后加墊了0.4mm墊板；在小齒輪軸承座下墊了1.5mm墊板，并把大小齒輪齒頂間隙由原來的非輸入端9.5mm，輸入端8.0mm，調整到非輸入端9.2mm，輸入端8.2mm（調整后的電動機與減速器的同軸度情況如圖1所示）。由此可知，原設備安裝時，一方面，大小齒輪的齒頂間隙未調整好，兩邊的齒頂間隙大小不一，大小齒輪的嚙合不良，運行中產生的振動傳遞到減速器上，使減速器的軸承振動增大；另一方面，減速器與小齒輪軸及電動機軸的同軸度達不到要求，導致減速器地腳螺栓運行中松動及斷裂，而螺栓的松動及斷裂，又使得底座與基礎發生磨損，使同軸度變得更差；同時，不同軸也使軸承產生附加載荷，引起軸承發熱、振動及磨損，甚至發生軸承燒損事故。

圖1 電動機與減速器軸向與徑向間隙

圖中，括號前的數據為徑向值，用百分表打在電機端測量，單位為0.01mm；括號內為軸向值，用游標卡尺測量，單位為mm。數據有一定誤差，因為4個測量點的選取并不一定在垂直及水平方向上。

2.2 稀油站問題

減速器采用XYZ-63G型稀油站集中供油潤滑，減速器本身無測溫裝置及油量調節裝置，而是由稀油站上的熱電阻、閥門來測量供油溫度及調節油量。減速器說明書要求，保證齒輪箱進油溫度40±5℃，油壓為0.15～0.2MPa。但在實際使用中，操作人員總是把稀油站出口的球閥開得最大，以保證供油量充足，但此時，供油口壓力僅為0.11MPa左右。對此，我們先是把減速器的壓力下下限值設定為0.05MPa （低于此壓力主機跳停現象），壓力下限值設定為0.07MPa（低于此壓力時備用泵啟動），才使設備正常運行。但由于壓力控制值較小，再加上環境較差，壓力控制器動作不靈活，使用時間久后，壓力控制系統的保護失靈，幾次巡檢工發現減速器無回油仍在運行，而由于稀油站只測量供油溫度，此時的供油溫度并不高。所以，造成減速器齒輪及軸承缺油運行，導致高速齒輪軸軸承失效。對此，我們打開減速器的觀察孔，在確保軸承及齒輪進油量正常的前提下，把稀油站出口球閥關小一點，使供油壓力為0.15MPa左右，把壓力下限設定為0.12MPa，壓力下下限設定為0.10MPa。這樣，供油壓力在規定范圍內，而壓力保護裝置也能發揮作用。

2.3 軸承與軸及軸承座的配合不當問題

高速齒輪軸軸承第一次發生故障時，非輸入端保持架磨損，軸承滾子打橫，輸入端則跑內圈。經測量，非輸入端軸頸為Φ180.05mm，而輸入端軸頸為Φ179.89mm，顯然，輸入端軸頸已磨損變小。對此，我們把輸入端軸頸用N68圓珠固化膠固化，然后再裝上新軸承，由于固化膠是手工涂上去的，并不能保證厚薄均勻，所以，此處的軸承隨后又出現跑內圈現象。在一次非輸入端軸承跑外圈時，我們只是更換新軸承，未測量軸承座孔的尺寸大小，后來此處再次發生跑外圈時，我們把高速齒輪軸拆下，把軸承壓蓋緊固后，測得非輸入端孔徑為Φ320.08 mm，輸入端孔徑為Φ320.04 mm，顯然，非輸入端孔徑超出公差范圍(正常孔徑為Φ320.00～Φ320.06)。由圖2可知，兩軸承都受擋圈作用，不能軸向竄動，在正常情況下，兩軸承受到的軸向力也基本相同，一旦非輸入端軸承外圈與軸孔配合松動，高速齒輪軸受到的指向輸入端的軸向力就全部作用在輸入端的軸承上，從而使此軸承容易磨損發熱或燒壞。后來，我們在非輸入端軸承壓蓋下面墊了一張0.05 mm紙墊，以消除此處過大的配合間隙。

圖2 減速器高速齒輪軸裝配圖

2.4 新換高速齒輪軸螺旋角誤差的影響

在軸承燒壞、軸頸磨損及高速齒輪端部磨損5mm后，我們更換了兩套軸承及一根高速齒輪軸，然而，使用不久，輸入端軸承又燒壞。事后，我們對新齒輪的嚙合狀態進行著色檢查，發現高速齒與低速齒嚙合不良（如圖3所示），高速齒的工作面只在輸入端（圖3的右側）有少量的接觸，達不到接觸長度及接觸寬度的技術要求，因此，在輸入端受力要大一些，在高速齒的非工作面，非輸入端有接觸痕跡而輸入端沒有(磨機停機時，在自重作用下反轉時非工作齒受力)，這說明，新換的高速齒的螺旋角加工有誤差，齒輪受力不均，受力大的輸入端受力要大一些，軸承也容易磨損發熱或燒壞。

圖3 新高速齒輪軸齒面接觸痕跡

2.5 電動機軸瓦磨損產生的影響

一次，在對減速器高速齒輪軸與電動機軸、減速器低速軸與小齒輪軸的對中校正后，運行初期，振動值尚好，但運行一段時間后，軸向振動值增大，電動機軸瓦發熱，經檢查，發現前后軸瓦磨損量達0.3～0.5mm，于是，我們更換了軸瓦，在不調整減速器位置的前提下，兩軸基本對中。換軸瓦后，減速器的振動減小不少，尤其是軸向振動值減小很多。更換軸瓦前后的振動情況見表1序號10、11所示，可見效果十分明顯。

表1 水泥磨相關軸承座振動變化情況

2.6 其它因素的影響

由于維護或操作不到位，大小齒輪缺油或小齒輪軸承座缺油、大齒輪對口把合螺栓松動以及磨機飽磨等，其產生的振動也會傳遞到減速器上，使減速器的軸承座振動增大，軸承容易受損傷。表1序號1～4為筆者測得的一次磨機大小齒輪缺油運行時及加油后的小齒輪軸承座及減速器高速齒輪軸軸承座處的振動值，由表1可看出，缺油引起的振動相當的大，對小齒輪軸承及減速器的軸承影響較大。

3 總 結

通過采取以上處理措施后，減速器已正常運行10個月有余，目前的振動情況如表1序號12所示，這與軸承磨損狀態及更換軸、軸承及同軸度調節后的振動變化情況（如表1的序號5～11所示）相比，振動值要小得多，這說明采取的措施是有效的。通過處理減速器高速齒輪軸軸承故障，我們總結出使用經驗，對問題的早發現、早處理，以避免出現更大問題具有指導意義。

（1）設備的安裝質量及維修質量是設備長期安全運行的保證，然而，在技改工程及生產使用中卻往往重視不夠，有時為了早投運而常讓設備帶病生產，這給以后的運行帶來安全隱患，不利于設備的安全運行，也不利于生產成本的降低，這一點值得引起高度重視。

（2）對于類似中小型邊緣傳動磨機的減速器，由于其本身未帶測溫及測振裝置，其溫度要靠稀油站的供油溫度來反映，而稀油站的供油溫度有滯后性，所以，要觀察稀油站的供油溫度變化，并保持稀油站控制系統的可靠性。

（3）當軸承出現問題，保持架磨損時，鐵屑或銅屑會通過回油帶到稀油站的回油過濾網或供油過濾網中，所以，定期清洗稀油站的過濾網，一旦發現有鐵屑或銅屑，就要立即檢查減速器軸承。

（4）定期打開減速器上機殼的觀察孔，檢查減速器軸承及齒輪的磨損及供油情況，開動慢傳裝置，讓磨機轉動一定角度后再停下來，讓磨機利用自重反轉（因為反轉時，減速器的高速齒輪軸的受力方向與正常運行中時相反），通過觀察反轉時軸或軸承外圈是否竄動來判斷軸承是否存在問題。

（5）由圖2可知，正常時，輸入端與非輸入端的聯軸器端面與減速器的端蓋端面的間隙是相同的，即 a=b，對于我公司的減速器來說，a=b=14 mm，當軸承磨損后，出現高速齒輪軸軸向竄動時，就會出現a≠b，這樣，即使不打開減速器的上機殼的觀察孔，也可判斷軸承是否存在磨損及跑外圈現象。

（6）為判斷減速器高速齒輪軸軸承故障，筆者用測振筆對減速器高速齒輪軸軸承座的振動進行測量，由表1振動變化情況的數據可看出，原裝高低速齒隨著使用時間的延長，振動值在增大，而軸向振動值增大要多得多，當軸承磨損到快要更換時，其軸向振動值(振動速度的有效值)增大到22.4mm/s。新裝高速齒輪軸因螺旋角誤差的影響，隨著減速器高低速齒的磨合，其振動值在一段時間內逐步減小。通過實踐，我們把22.4mm/s作為減速器的振動限值，來判斷減速器運轉狀態的優劣及更換軸承的基本標準。這樣，通過監測減速器的振動，就可以判斷減速器高速齒輪軸軸承的使用狀態，再結合其它方法，就能更準確地確定高速齒輪軸軸承的使用狀態，以便找出更換軸承的最佳時間。

［1］劉明紅.邊緣傳動磨機減速器振動監測及振動限值［J］.四川水泥，2014（3）：146-150