減速機高速齒輪軸斷齒及斷軸的分析與對策

李剛

摘 要：通過對回轉窯主減速機高速齒輪的斷齒和斷軸進行詳細的分析和計算，從而幫助大家真正找出事故的原因所在和相關的錯誤，并及時地提出相應的改進措施，以便更好地避免同類的事故再次發生，并在最后保證生產正常有序地進行。

關鍵詞：減速機；高速齒輪；齒輪軸斷齒；齒輪軸斷軸；策略分析

引言：

減速機的高速齒輪斷軸和高速齒輪斷齒本身對于回轉窯的正常運轉都有著非常重要的作用和影響力。因此，如果想要保證企業能夠始終正常維持生產，從而使得其經濟效益有所提升，那么就一定要對減速機的高速齒輪斷軸和高速齒輪斷齒的原因和對策進行全面的分析，這樣才能夠保證之后所有的生產都能夠更好地進行。

1.回轉窯結構示意

在煉鋼的過程中，活性石灰是非常重要的造渣材料，其本身也是一種非常活潑和反應能力強的材料，從長遠的角度來看，活性石灰也在燒結中占據著非常重要的地位[1]。某公司總共布置了4條回轉窯，其規格為4m*60m。其中第一期的兩條石灰于2015年建造投入使用，其所生產的活性石灰為轉爐煉鋼的重要材料，其規格大于5mm，而被用作燒結的石灰大都小于3mm。

整個回轉窯的結構主要又筒體、支撐裝置、傳動裝置、窯尾、密封窯頭和窯頭罩子組成。其主要的特點包括：第一，整體采用的是與制造規模相適應的直徑和長度都比較適中的窯型；第二，在主傳動的過程中，采用的是調速電機來進行加工，并在工作的過程中設有輔助的電機，整體工作穩定且靈活；第三，整個窯頭和窯尾都設有完整的密封結構，不僅密封效果非常好，而且結構也不復雜。整個回轉窯的示意圖如下圖所示：

2.相關參數與斷齒斷軸的情況

某企業采用了YSNP255M2-6型號的回窯主轉機，其內部額定功率為16kW，內部轉速為980r/min。輔助傳動電器的額定功率為18.6kW，平均轉速為1480r/min。此外，該企業采用了YNS1240-80VIBD-L型號的減速機，中心距為1240mm，整體速度比為80。副減速機的型號為YNS395-I-L，其中心距為395mm。該企業的減速機高速齒輪結構來看，其齒輪軸的材質為35CrMo，法向模數為5，齒數為18，壓力角為26度，螺旋角為13度。截面M-M有115mm。在原本設計中過渡的圓角尺寸為3mm。

3.事故回放

在故障發生前，該企業一直對回轉窯的日常檢修和維護非常重視，并對每次檢查和維護的記錄也變得相當重視。早在2015年4月7日時，在檢查中發現回轉窯的設備主減速機在運轉時出現了異常，并且在轉動中存在輕微的響動。當4月12日，工作人員再次對減速機進行檢查和監控時，加入了能夠頻譜分析的設備，但經過檢查并未發現異常，但其主減速機的異常振動和異常雜音似乎有不斷加強的趨勢。4月21日，工作人員再次申請檢查，最后才發現該主減速機的高速齒輪中發生了四處斷齒的現象，之后在進行輔助傳動涼窯停機進行更換時，發現主減速機發生了軸斷裂的現象。

4.減速機高速齒輪斷軸原因

4.1齒輪軸采用的材質并不符合整體設計的要求

在減速機正常運轉的過程中，齒輪軸無疑發揮著非常重要的作用，因此齒輪軸的材質必須符合相應的設計要求。但是，在實際運用的過程中，很多齒輪軸采用的材質都沒有嚴格按照圖紙進行，從而導致在實際運用的過程中，齒輪軸對外部應力承受的能力有很大下降。本文在以4.2%濃度的硝酸溶液作為反應試劑的基礎上，對兩種不同材質的齒輪進行取樣處理。之后，在反應的過程中尤其還需要準備一定量的酒精。在經過一段時間的腐蝕之后，我們可以將齒輪軸放在顯微鏡下進行觀察。經過觀察可以發現，50號鋼材質的齒輪軸整體結構為網狀，并在其表面伴隨著一定量的片狀珠光體。42CrMo材質的齒輪軸樣品所顯示的是回火索氏和少量的鐵素體。

通常情況下，索氏體在經過一階段的處理之后，其強度和韌性都會表現出很大的優越性。一般情況下，50號的鋼齒輪的強度并沒有太多的受到魏氏組織的影響，因此，其鋼的抗拉強度也并沒有發生太大的變化。但由于魏氏組織的出現往往伴隨著奧氏體晶體，對鋼的力學性能能夠造成很大的影響，因此在之后會對鋼的沖擊韌度造成很大的傷害。但，本文案例中齒輪中的魏氏組織由于在加熱的過程中并沒有對溫度進行全程控制，從而導致其性能也會有所不同。最后，在高溫下，齒輪軸的韌性也會因此降低，最終也就讓齒輪發生了斷裂的現象。

4.2疲勞或異物的卡入

從本文減速機高速齒輪的斷齒中可以發現，一種斷齒具有非常明顯的疲勞特征，另外一種斷齒則有著過載性折斷痕跡的斷齒。其中，伴有疲勞裂紋的斷齒邊上還有著小塊的剝落，這完全就是因為疲勞接觸而導致齒輪軸斷齒。長期的疲勞接觸會使得斷齒表面容易被破壞，而且隨著時間增加，其被破壞的部位會變得越來越嚴重[2]。但另外兩個斷齒總體呈現一次性斷裂的特征，因此應該是由于減速機的齒輪內部突然卡入異物或者負荷增加導致的。

5.減速機高速齒輪斷裂預防對策

針對上述事故中所發生的減速機高速齒輪斷裂的事件，主要可以采用以下幾個對策：第一，選擇技術能力強和信譽較好的供應商，這樣對使用和生產的穩定運行也會有很好的作用。

第二，在設備制造和檢驗的過程中，一定要通過對關鍵工序的把握來保證所有的現場設備的性能更上一層樓。如此次在減速機制造的過程中能夠對其中間的部分進行詳細的檢查，那么自然就能夠及時發現四個斷齒內部存在的缺陷，并對其缺陷進行及時地處理，以便到后面能夠有效防止斷齒斷裂。

第三，對所有關鍵設備一定要及時進行審查，并在審查的過程中及時發現并糾正錯誤，對一些精細部件的檢查一定要慎之又慎，只有這樣才能夠最終避免事故的發生。

6.結束語

綜上所述，減速機高速齒輪對于整體回轉窯的運轉都有著非常重要的關系。高速齒輪結構位置承受壓力過大、高速齒輪采用的材質不符合生產要求以及生產廠家沒有在減速機高速齒輪運行的過程中對其及時進行維護等都會造成減速機高速齒輪的斷齒和斷軸。因此，如果想要有效地避免減速機的斷齒和斷軸，尤其要做好每個環節的監控工作。

參考文獻：

[1]李運生，樓天明，許安心.回轉窯主減速機高速齒輪軸斷齒、斷軸分析與對策[J].浙江冶金，2014（1）：38-42

[2]楊麗，趙雅東.解析減速機高速齒輪軸的斷裂[J].中國新技術新產品，2015（6）：88-92