斗輪取料機控制電纜蝸輪蝸桿減速機改造

陳新峰　王　寧　劉華林　韓　斌

1 河北港口集團港口機械公司　2 神華黃驊港務公司

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斗輪取料機控制電纜蝸輪蝸桿減速機改造

陳新峰1王寧2劉華林2韓斌2

1 河北港口集團港口機械公司2 神華黃驊港務公司

斗輪取料機控制電纜渦輪蝸桿減速機在螺旋傳動中產生軸向運動，造成蝸桿支撐軸承損壞、減速機渦輪磨損甚至減速機中蝸桿斷裂等現象。為解決向下軸向運動問題，根據控制電纜減速機的結構及現場的有限空間，在蝸桿的軸頭上安裝推力球軸承，改造了減速機蝸桿固定方式。改造后的機構延長了減速機使用壽命，提高了設備的使用率。

減速機 ；渦輪蝸桿；推力球軸承；游隙；改造

1　控制電纜減速機結構和故障原因分析

控制電纜是斗輪取料機的核心部分，連接著取料機與中央控制室之間的信號及取料機各機構運行的信號傳遞，如果控制電纜減速機出現故障，控制信號就無法傳輸， 則取料機無法作業。神華黃驊港務公司使用的斗輪取料機控制電纜減速機是由意大利SPECIMAS公司生產的渦輪蝸桿傳動減速機，型號為po:120-serie:594；其工作原理是減速機上方的立式電機帶動蝸桿轉動，從而帶動蝸輪轉動，蝸輪與控制電纜卷筒電機軸采用鍵連接，進而使控制電纜卷盤轉動，見圖1。

圖1　控制電纜驅動裝置

如圖2所示，控制電纜減速機采用的蝸輪蝸桿傳動，由于蝸輪蝸桿傳動相當于螺旋傳動，當蝸桿轉動帶動蝸輪轉動時，受反作用力的影響，在蝸輪轉動的同時，蝸桿會受到與蝸輪轉向相反的軸向力。負載越大，軸向力就越大，這樣會導致蝸桿軸向運動，造成蝸輪蝸桿及其固定軸承的磨損。如果長時間運行，則會導致蝸桿產生軸向間隙，使系統的傳動精度降低，磨損加劇，產生轉動振動及噪聲。

圖2　控制電纜蝸桿蝸輪減速機結構圖

此控制電纜蝸輪蝸桿減速機的蝸輪用青銅材料制成，而蝸桿則采用較硬的淬硬至HRC4555的45# 鋼制成，經過長時間運轉，蝸輪與蝸桿的接觸面上出現磨損，產生銅沫和鐵屑會下沉到減速機的底部，致使減速機底部的蝸桿支撐軸承磨損，損壞支撐軸承，導致減速機齒輪油變質，從而產生一系列問題。

2　改造方案

2.1改造思路

根據以上的問題，只要能阻止減速機中蝸桿的軸向運動，就可以從根本上解決問題。從控制電纜減速的結構上分析，本減速機的蝸桿下方雖已安裝了固定螺母，防止蝸桿向上的軸向運動，但阻止不了蝸桿的向下軸向運動，如圖3所示。

圖3　改造前蝸桿固定圖

為了防止蝸桿向下的軸向運動，應根據蝸輪蝸桿減速的結構形式及實際尺寸，增加1套可以防止蝸桿向下軸向運動的裝置，其原理是間接地在蝸桿的軸頭上安裝推力球軸承，防止蝸桿軸向運動。

圖4　改造后蝸桿固定圖

2.2改造步驟

圖4為改造后的蝸桿固定圖，具體改造步驟為：法蘭盤即件1，用4條M8×25螺栓連接在蝸桿正下方的減速機箱體上，帶頂尖的軸即件3置于蝸桿底部，上部頂尖插入蝸桿低端的盲孔內，下部安裝推力球軸承，并且軸承伸出軸頭約 2 mm；下部用調節螺桿即件6作用于推力球軸承上，阻止蝸桿向下的軸向運動，件4與件5為鎖緊平墊及鎖母，防止調節螺桿松動。

件1為直徑?130mm、長度為85 mm的法蘭盤，材質為45# 鋼，法蘭盤固定在減速機底部外殼上，根據減速機結構參數及推力球軸承的尺寸，將法蘭盤上端加工成直徑?68 mm、長度45 mm的孔，下端加工成M64 × 4、長40 mm的螺紋孔，見圖5。

圖5　件1及件6

件2為推力球軸承，根據減速機結構及尺寸，選擇51307推力球軸承。根據減速機型號可知減速機參數見表1。

表1　減速機參數

件3為一帶頂尖的圓盤，材質為45號鋼，用以連接蝸桿與推力軸承，并且傳遞壓力(見圖5件6)；件4為直徑?70 mm厚度為5 mm的墊片，材質為45號# 鋼(見圖5件6)。

件5為直徑?64 mm厚度為50 mm緊固螺母，材質為45# 鋼(見圖6)。

圖6　件3、件4、件5

件6為直徑?64 mm長度為75 mm調節螺栓，上端加工成M64×4的螺紋，下端為長度為38 mm的方頭，材質為45號鋼，方便拆卸及調節蝸桿游隙(見圖5)。

增加此裝置后，防止了蝸桿向上的徑向運動，而且分擔了蝸桿支撐軸承的承載力，延長支撐軸承壽命。根據減速機蝸桿的游隙不同，可以使用調節螺栓，使蝸桿的游隙達到穩定所需要的條件。

3　結語

通過此次改進后，防止了斗輪取料機控制電纜減速機蝸桿的軸向運動，降低了蝸輪磨損，延長了蝸桿支撐軸承的壽命，提高了設備的使用率。該改造方案在黃驊港一期斗輪機取料機實施1年，控制電纜減速一直運行正常，消除了振動等缺陷，效果良好。

[1]徐灝.機械設計手冊第2分冊(第二版)[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]徐灝.機械設計手冊第4分冊(第二版)[M].北京：機械工業出版社，2002.

Reconstruction of Worm Gear Reducer for Cable Control in the Bucket Wheel Reclaimer

Chen Xinfeng1Wang Ning2Liu Hualin2Han Bin2

1 Hebe port group port machinery company2 Shenhua Huanghua Harbour Administration Co., Ltd

The axial movement of the control cable worm reducer is induced in the bucket wheel reclaimer during helical gearing process, which will cause failure of supporting bearings, the worm wheel to be worn out and fracture in the worm reducer. In order to prevent the downward axial movement, the fixation method has been devised by installing the ball thrust bearing at the shaft end of endless screw based on the space and structure dimensions of the control cable worm reducer. Through the one-year practical experiment, the reconstructed mechanism presents advantages of long operation life span and high utilization ratio.

reducer; worm gear reducer; ball thrust bearing; clearance; reconstruction

2016-01-30

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.014

陳新峰： 066000，河北秦皇島海港區開灤路5號