100t十二機(jī)架重載減速機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

金偉進(jìn)，許兆美，李伯奎

（淮陰工學(xué)院，江蘇省先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 淮安223003）

軋機(jī)專(zhuān)用集成式重載減速機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)是減速機(jī)設(shè)備最重要的輔助設(shè)備，它的運(yùn)行狀況直接影響重載減速機(jī)的可靠性與使用壽命[1]。因潤(rùn)滑系統(tǒng)不完善導(dǎo)致軋機(jī)專(zhuān)用重載減速機(jī)出現(xiàn)軸承發(fā)熱甚至燒毀、齒輪點(diǎn)蝕及膠合斷齒等生產(chǎn)事故。

100 t十二機(jī)架重載減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為54 rpm，減速比為14∶1，工作溫度不大于65℃.設(shè)備包括機(jī)體和設(shè)置在機(jī)體中的十二組減速裝置，十二組減速裝置分為上下兩層交錯(cuò)設(shè)置。主要優(yōu)勢(shì)在于集多臺(tái)單獨(dú)減速機(jī)為一體，提高了安裝精度、傳動(dòng)精度、輸出扭矩和傳動(dòng)效率；齒輪輪齒強(qiáng)度加大，耐沖擊性能好，安全可靠性高，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，使用壽命長(zhǎng)。

理想的設(shè)計(jì)方案是潤(rùn)滑系統(tǒng)會(huì)在一定的壓力下，運(yùn)輸合適的流量到達(dá)減速機(jī)的各潤(rùn)滑點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)常出現(xiàn)潤(rùn)滑點(diǎn)處流量偏小[2]，無(wú)法形成有效的潤(rùn)滑油膜，不能及時(shí)帶走減速機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量[3]等問(wèn)題。由于100 t十二機(jī)架重載減速機(jī)重載沖擊負(fù)荷、沖擊次數(shù)頻繁、連續(xù)性工作的工作特點(diǎn)，有必要單獨(dú)設(shè)計(jì)一套潤(rùn)滑系統(tǒng)。

1 減速機(jī)潤(rùn)滑油的選擇

潤(rùn)滑油作為潤(rùn)滑系統(tǒng)的柔性部件，一旦在減速機(jī)正常工作期間變質(zhì)，必然會(huì)降低接觸面的潤(rùn)滑油膜[4]，導(dǎo)致軸承齒輪間直接接觸，產(chǎn)生大量的摩擦熱量無(wú)法及時(shí)帶走，會(huì)直接引起齒輪、軸承等零部件發(fā)生斷齒、斷裂，導(dǎo)致事故的發(fā)生。

減速機(jī)內(nèi)低速級(jí)齒輪的線(xiàn)速度是根據(jù)公式計(jì)算得到的：

式中，元素分別是軋輥的最小直徑D，十二機(jī)架重載減速機(jī)最大齒輪直徑d大以及軋機(jī)最大速度V軋.

根據(jù)得到的十二機(jī)架重載減速機(jī)低速級(jí)齒輪的線(xiàn)速度，且設(shè)備工作溫度不大于65℃，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、工程師手冊(cè)中的潤(rùn)滑油粘度等級(jí)的選擇列表與齒輪油種類(lèi)的選擇表可以確定該減速機(jī)最終選擇合適的潤(rùn)滑油牌號(hào)。

2 潤(rùn)滑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

不同種類(lèi)的減速機(jī)有多種潤(rùn)滑方式，十二機(jī)架重載減速機(jī)采用稀油潤(rùn)滑[5]，由于替代了目前軋機(jī)配套的7臺(tái)與5臺(tái)兩組共12臺(tái)單獨(dú)的二級(jí)傳動(dòng)齒輪減速機(jī)組合，噸數(shù)較大，軸承數(shù)、齒輪數(shù)較多，決定采用稀油內(nèi)部循環(huán)與外部循環(huán)結(jié)合潤(rùn)滑方式來(lái)滿(mǎn)足設(shè)備的潤(rùn)滑需求，如圖1、圖2所示。

圖1 潤(rùn)滑系統(tǒng)側(cè)視圖

圖2 正視圖部分示意圖

本減速機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)稀油內(nèi)部循環(huán)選擇飛濺潤(rùn)滑[6]方式，通過(guò)浸在油液中齒輪的旋轉(zhuǎn)，利用離心力將潤(rùn)滑油甩到需要潤(rùn)滑的齒輪副和軸承上，形成潤(rùn)滑膜。為了預(yù)防由于十二機(jī)架重載減速機(jī)軸承層數(shù)太高，齒輪旋轉(zhuǎn)離心力不足以將潤(rùn)滑油帶至上部軸承的情況發(fā)生，設(shè)計(jì)了三層油池，除了常規(guī)的底部油池外，在上下兩層機(jī)架也設(shè)置了油池，如圖3所示。

圖3 上下兩層軸承油池部分示意圖

如圖2所示，利用油泵將潤(rùn)滑油打入主進(jìn)油管，通過(guò)連接到各軸承上、下方的噴油管將潤(rùn)滑油噴射到齒輪和軸承表面，進(jìn)一步加強(qiáng)潤(rùn)滑效果，同時(shí)充分的潤(rùn)滑油可以帶走由于設(shè)備正常運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量，起到較強(qiáng)的冷卻的作用。

設(shè)備投入實(shí)際生產(chǎn)后，由于新設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑系統(tǒng)有效工作，保證了設(shè)備整體工作油溫不大于65℃，遠(yuǎn)低于80℃的極限要求；設(shè)備工作噪音小于80 dB（A），工作壽命達(dá)到20 000 h，相關(guān)性能遠(yuǎn)高于同類(lèi)產(chǎn)品；由于齒輪、軸承潤(rùn)滑油流量不足導(dǎo)致的故障發(fā)生概率減少了80%，基本不會(huì)發(fā)生由于潤(rùn)滑不完善導(dǎo)致軸承發(fā)熱甚至燒毀、齒輪點(diǎn)蝕及膠合斷齒等事故，從根本上解決了問(wèn)題，為公司帶來(lái)了數(shù)千萬(wàn)的銷(xiāo)售利潤(rùn)及重載減速機(jī)行業(yè)更大的市場(chǎng)份額。

圖4 十二機(jī)架重載減速機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品圖

3 潤(rùn)滑系統(tǒng)合理油量分配

在十二機(jī)架重載減速機(jī)特定供油壓力下，實(shí)現(xiàn)齒輪和軸承潤(rùn)滑油流量的合理分配，滿(mǎn)足齒輪和軸承供油點(diǎn)油量，需要選擇適用于實(shí)際情況的噴油管?chē)娮煨吞?hào)、軸承潤(rùn)滑節(jié)流套。

噴嘴型號(hào)和齒輪嚙合處應(yīng)布置的噴嘴個(gè)數(shù)根據(jù)減速機(jī)最大齒輪齒寬、噴嘴輸入壓力與齒輪潤(rùn)滑油量進(jìn)行選擇[7]，使?jié)櫥驮邶X輪嚙合面形成均勻的連續(xù)油膜。根據(jù)軸承潤(rùn)滑的油量與輸入壓力，設(shè)計(jì)合適尺寸的軸承節(jié)流套[8]，使得同樣的輸入壓力下達(dá)到軸承需要的潤(rùn)滑油量。

4 結(jié)束語(yǔ)

潤(rùn)滑系統(tǒng)在十二機(jī)架重載減速機(jī)整體設(shè)備來(lái)看，雖然只是一個(gè)輔助系統(tǒng)，但是其能否正常發(fā)揮作用直接影響整個(gè)設(shè)備的可靠性及使用壽命。選擇適合的潤(rùn)滑油牌號(hào)、潤(rùn)滑元件、確定流量的合理分配，設(shè)計(jì)出合理的潤(rùn)滑系統(tǒng)，同時(shí)定期檢測(cè)潤(rùn)滑系統(tǒng)、更換潤(rùn)滑油，從而保證減速機(jī)中齒輪及軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。