擺線針輪減速機的改進性維修探討

李記平

摘要：本文主要針對于凈液車間制鎘作業區所使用的擺線針輪減速機出現的多發性故障，對減速機的潤滑油、潤滑方式、減速機的設計結構缺陷進行分析，提出改進的方法。

關鍵詞：擺線針輪減速機;潤滑;結構缺陷改進

一 、前言

濕法冶煉和化工生產中，許多單元的工序都離不開攪拌，尤其在凈化與置換工序中，由于要得到均勻反應很多都需要用到攪拌器。它需要的條件是均速和定向，以便于液體在攪拌槽中充分完全反應。攪拌器一般都需要用減速機來減速和增大扭矩。擺線針輪減速機相比其它類型的減速機，具有體積小，扭矩大，速度均勻，減速范圍廣等其它減速機無法比擬的優勢，而且它的結構簡單，裝拆方便，對于維護保養和檢修來說也十分方便。因此，濕法冶煉中大多選用了這種減速機。我廠凈液車間制鎘作業區置換槽使用的減速機型號規格為DXL17-1，電機功率為22KW，輸入轉速1450轉/分，輸出轉速87轉/分，使用的環境溫度為-10---25℃，使用潤滑油牌號廠家推薦 為工業閉式齒輪油，牌號為 L-CKC-100，潤滑方式為飛濺式潤滑，運行方式為間歇式運行。

二、擺線針輪減速機的工作原理及特點：

1、擺線針輪減速機的工作原理

擺線針輪減速機是一種采用擺線針齒嚙合行星傳動原理的減速機構。它的傳動原理可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。在輸入軸上裝有一個錯位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個稱為轉臂的滾動軸承，形成H機構，兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉臂軸承的滾道，即轉臂軸承的外套，并由擺線輪與針齒輪上一組環形排列的針齒套相嚙合，以組成齒差為一齒的內嚙合減速機構，當輸入軸帶著偏心套轉動一周時，由于擺線輪上的齒廓曲線及針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運動既有公轉，又有自轉的平面運動，在輸入軸正轉時，偏心套亦轉動一周，擺線輪于相反方向轉過一個齒數當擺線輪于相反的方向轉動一周時，通過擺線輪的低速自轉運動，通過銷軸傳遞給輸出軸，從而獲得輸出軸轉動一周，形成減速。

2、擺線針輪減速機特點

2.1擺線針輪減速機由于采用擺線針齒嚙合，實現了多齒同時嚙合傳動，避免了產生斷齒的可能性，所以抗擊載荷能力較強。

2.2由于主要傳動嚙合件采用滾動磨擦，所以故障少，壽命長，效率高。

2.3擺線針輪的獨特結構型式，適用于頻繁起動，由于它的傳動比取決于擺線齒的齒數，故結構緊湊，體積小，傳動比范圍廣。結構相對也較為簡單，便于維修。

三、擺線針輪減速機缺陷分析

凈液制鎘作業區擺線針輪減速自投用以來，在運行過程中響聲和振動較大，并且故障頻繁，幾乎3- 6個月就需檢修。在多次檢修過程中，我們發現這臺減速機存在潤滑不良的現象，主要集中在減速機的 偏心套上軸承以及軸承與擺線盤嚙合部位，擺線輪與針齒套嚙合部位，這幾個部位均有點腐蝕現象及潤滑油干涸現象。檢查這臺減速機的潤滑油更換記錄和補加記錄，周期分別為三個月和一個月，也就是說 不存在少油和變質的現象.這些跡象表明：

1、減速機使用的潤滑油型號與粘度存在問題

對于潤滑油來說，粘度是它的主要性能指標，粘度反映油品的內摩擦力，是表示油品油性和流動性的一項 指標。在未加任何功能添加劑的前提下，粘度越大，油膜強度越高，流動性越差。 通過減速機的隨機資料顯示：在潤滑劑的選用中，低于300r/min 同時轉矩小于600N 的減速機均可以采 用潤滑脂來潤滑，高于此轉速和大于此轉矩的減速機，則一般采用潤滑油來潤滑。就廠家推薦的工業閉 式齒輪油應用在擺線針輪減速機上來說，不利的地方有：

1.1工業閉式齒輪油所有型號中，L-CKC-68是粘度最低的一種，在低溫時，粘度更大。而機械的磨損90%都發生在啟起動的初期，這個時候，油的溫度較低，粘度大而沒有足夠的流動性，而飛濺式潤滑這種方式，又要求油有較好的流動性。

1.2 氧化安定性和熱安定性較差。 由于置換反應的特性， 減速機一旦開始工作， 連續運行的時間比較長， 潤滑油沒有別的外加手段進行散熱，所以溫度會逐漸累積升高，而這樣的條件要求潤滑油有比較好的氧 化安定性。至于出現點腐蝕，檢修視察認為應當是潤滑油干涸之后，在金屬表面附著，在沒有相對磨擦的部位形成一層厚厚的變質的油泥。就擺線針輪減速機來說，它使用的針輪、擺線輪材質均為軸承 鋼，它們之間的運動方式，大多為滾動磨擦，由于這臺減速機的減速比較大，它所承受的載荷并不是很高，用高粘度的齒輪油顯然不恰當。

2、擺線針輪減速機潤滑方式不夠合理。減速機的潤滑方式，也是造成潤滑不良的一個方面，飛濺式這種潤滑方式，主要用于 高轉速的場合，對于這種中等載荷，低轉速的情況顯然不合適。

3、減速機結構設計上的缺陷

3.1由于這臺減速機的減速比較大，達到17：1，所以它的傳動軸承，也就是裝在偏心套上的兩個圓柱滾子軸承（這兩個軸承都是用加熱的方式過盈的裝在偏心套上的，習慣上將這兩個軸承和偏心套合在一 起稱為偏心軸承，下面簡稱為軸承）的尺寸也較大，直徑達到200mm，重量在12Kg 左右。

3.2軸承的安裝由于考慮到裝配和拆卸的方便性，和軸之間采取的實際上是間隙配合，配合的公差在 H9 /h7級左右，轉速與電機同步，達到1450 r/min。 在上述兩個條件下，軸承的工作并不十分穩定，由于重力的作用和機械運動產生的振動，必然引起軸承 在軸向位置上產生微量的位移，這種相對運動是十分有害的，它是導致軸承加劇磨損的根源，而設計上 消除這種振動的方法，是在軸端安裝了一個檔圈，再用一個軸（用外卡簧固定），這種設計顯然不夠合理，卡彈作為固定軸承的一種方式只能承受較小的軸向力，高速運動下產生的震動和軸承本身的重力作 用，會引起軸承的微量位移，不斷的沖擊有可能導致彈性擋圈的變形和折斷，發生軸承從軸上脫落的危險，即使軸承不脫落，也會因為震動而產生很大的噪音。軸承在軸上的固定方式 是這種擺線針輪減速機在設計上的缺陷，導致了這臺減速機在應用上的不可靠。反映出來的問題，首先是使用壽命降低，其次是響聲與振動大，造成了檢修頻繁。而且每一次檢修，必 須更換偏心軸承和針齒套，使維修費用加大。

四、改進的可行性和方法

要解決上述問題，就有必要對油品重新進行分析.選擇和對潤滑方式，結構進行改進。

1、潤滑油的正確選擇

1.1從運動方式和材質分析

擺線針輪減速機就其機理來說，內部機構之間的接觸大部分為滾動摩擦，運動方式更接近于軸承的運動 方式而非齒輪，且它的零件均采用軸承鋼制造，就材料特性和受力情況來說，都有別于齒輪傳動。

1.2從潤滑裝置的特點和潤滑油的牌號分析

這類立式的擺線針輪減速機，它的部件的運行方式都是水平方向旋轉，由于散熱的需要，不可能將油加 得很滿，而是將油位控制在最下面的那一個擺線輪上下。如果減速機的尺寸較大，那么上面一塊擺線輪和下面一塊擺線輪之間的距離也相對較大。 這時候， 潤滑油相對來說難以被甩到上面那一塊擺線輪上來。 這也就是為什么總是最上面的軸承和擺線輪最先磨損的原因。而使用粘度相對較大的齒輪油，特別是在 冬天，氣溫較低的情況下，上述現象更為顯著。一般認為國產的液壓油 L-HM46適宜這臺擺線輪減速機。潤滑油的粘度是潤滑油的主要質量指標，粘度越大，其耐載荷能力越大。但是粘度過 大也會給潤滑帶來困難，增加了零件運動的阻力，導致發熱造成動力損失。同時還由于粘度大的潤滑油 流動性差，對一度被擠壓的油膜及時自動補償修復較慢從而增加磨損。 而粘度較小的潤滑油，其流動性好，容易流到間隙較小的磨擦面之間，可以保證潤滑效果，機械消耗在 克服磨擦阻力的功率也較少，潤滑油的冷卻和沖洗作用較好。但潤滑油的粘度過小，在較大負荷下，潤滑的油膜變薄而容易破壞，使磨擦表面容易產生磨損。因此，粘度選擇一定要合適，要根據零件的材質、溫度變化，運動速度和受力情況進行綜合分析。在分析了這些因素之后，得出結論認為：齒輪油改為抗磨液壓油，潤滑效果應會得到改善。

2、潤滑方式的改進

在選擇了合適的油品之后，再對這臺減速機的潤滑方式進行改進，如何采用適當的潤滑方法，使潤滑油、 潤滑劑進入摩擦部，保證摩擦部位的潤滑，使潤滑油劑的性能真正發揮作用就顯得十分重要。采用適當的潤滑方法，對保證設備潤滑，防止潤滑故障，延長設備的使用壽命，以及減少潤滑材料消耗都有重要 意義。強制潤滑 根據這臺減速機的工作方式和使用特點以及減速機的結構特征，選用機械強制送油潤滑凡是比較合適， 也利于操作。具體的做法是在減速機油池的中部，利用它原來的油視窗作為泵的進口。油泵宜選擇齒輪泵這種型式較好，因為齒輪泵具有流速穩定、揚程高的優點，有利于減速機潤滑油的均 勻分布，它的流量選擇應滿足這種條件，即：流量=油池總油量/回流速度 其中：油池總量約為25升左右回流速度約2分鐘 所以流量選擇10升/分鐘較為適宜，揚程選擇1.0MPa 即可。

每一臺減速機必定有一個油排盡口，一般都設置在油池的最低處，以利于潤滑油的排放。而減速機的機殼上端必定設置了幾個排氣口，它一般設置在最頂湍，防止油品漏出。所以只需一臺流量和揚程合適的 小齒輪泵就可以將潤滑油從油池中抽上來，再從各個排氣口均勻地送到減速機的最上端。這里需要注意 的是油泵的流量不要太大，以免油還沒有流回油池，就已經將油池中的油打空而造成油泵缺油運行。如果有可能的話，在泵前安裝一個過濾器以及泵的出口安裝一臺電節點壓力表。當壓力值低于設定的壓力，與減速機的電機聯動停止工作，那么這個強制潤滑的裝置就最為理想了。

3、結構缺陷的改進

這類立式的擺線針輪減速機軸用彈性擋圈的強度和穩定性都不高，只能承受較小的軸向力。前面已經對 其進行了分析。要消除軸承的微量位移，必須對原有的軸承固定方式進行改進。由于減速機的輸入軸截面尺寸為￠45較大，在輸入軸的中心孔加工兩個M12螺孔，加工一塊直徑大于軸徑的擋板以及厚度尺寸準確的墊板，用兩個螺栓將軸承固定在軸上。避免在減速機轉動過程中，兩個螺栓松動脫落，還要加工一塊兩螺栓的防松墊片，將兩螺栓牢牢的固定在一起。這樣的結構較軸用彈性擋圈的方式顯然更利于軸承的順利工作。它的優點在于：

3.1 能夠承受中等載荷的軸向力，有利于軸承在軸向的軸向定位，不至于產生軸向位移。

3.2 便于調節軸承在軸上的位置：只需通過調節墊片的厚度即可達到調節位置的目的。

3.3 如果只在中心孔處加一個螺桿的話，由于減速機的頻繁啟動，極有可能因慣性而造成松動脫落。采用雙螺桿的方式可以避免螺桿松脫落入擺線輪和齒銷之間的危險。

五、改造后的經濟效益

設備改造后的使用周期得到明顯的增長，原來每臺需要3-6個月檢修一次6個月檢修一次，改造后到制鎘作業區5臺擺線針輪減速機3年月只檢修一臺（電機軸承損壞）沒有檢修。原來每年要消耗備件兩套，價值5萬元，現在不需檢修沒有備件消耗。大大降低了備件的消耗，減少檢修的工時。最關鍵的是避免了裝置的非計劃停車，原來每檢修一次需要一周左右的時間，造成產量損失海棉鎘液報廢5噸，利潤價值15萬元，光這一項， 就可為鉛鋅廠避免損失至少60萬元。擺線針輪減速技術，發展到現在，固然已經十分成熟了，但是在使用過程中，難免存在各種設計細節上的不足。在生產與實踐中不斷地進行總結與分析，提出改進性的意見和方案。

參考文獻：

[1]徐灝、機械設計手冊（第二版）機械工業出版社

第三卷、機械零部件設計;第四卷、機械傳動設計;第五卷、流體傳動控制

[2]濮良貴 機械設計（第五版）高等教育出版社

[3]嚴普強、黃長藝 機械工程測試技術基礎 機械工業出版社

[4]汪建業、王明智 機械潤滑設計手冊與圖集 機械工業出版社