行星齒輪減速機構(gòu)成部件斷裂修復(fù)舉措
1減速機故障檢查情況(Condition),現(xiàn)象在現(xiàn)場將減速機的漲套拆卸并與輥壓機主體分離,運回機修車間內(nèi),對減速機各部進(jìn)行分解檢查。當(dāng)打開法蘭檢查到減速機第二級時,發(fā)現(xiàn)除了內(nèi)部軸承(bearing)由于滾道磨損,軸承間隙超差而需全部更換外,在減速機第二級的三個行星齒輪(Gear)中有兩只沿內(nèi)孔局部有微小細(xì)裂紋,另外一只齒輪沿外圈整個裂透,裂縫沿縱向長度500mm,裂隙寬約0.3~0.5mm.經(jīng)與專業(yè)齒輪廠聯(lián)系檢查,測繪,該輥壓機減速機齒輪的基本參數(shù)如下:法向模數(shù)16,齒數(shù)30,壓力角20°,材質(zhì)20CrNi2MoA,屬硬齒面齒輪。
在國內(nèi),此種硬齒面,精度又高的專用減速機齒輪短期內(nèi)無配件可換,如國外訂貨需5~6個月以上,緊急測繪國內(nèi)轉(zhuǎn)化制作加工也需30d左右。若不修復(fù)該減速機將給公司生產(chǎn)帶來重大的經(jīng)濟損失(loss)。為了盡快恢復(fù)水泥生產(chǎn),經(jīng)廠內(nèi)專業(yè)人員研究,并請示廠部后,決定對損壞斷裂(fracture)的減速機行星齒輪進(jìn)行試焊接修復(fù)使用,對兩只內(nèi)孔處產(chǎn)生裂紋的齒輪進(jìn)行止裂方法分別處理。
2該齒輪裂紋的原因分析。
(1)在齒輪制造時,有磨齒熱應(yīng)力和熱處理相變應(yīng)力的殘留,使齒輪疲勞強度降低,導(dǎo)致齒輪有原始裂紋的產(chǎn)生和存在。
?。?)由于減速機內(nèi)部軸承間隙偏大,齒輪嚙合精度不夠,齒輪受力不均,長時間非正常運轉(zhuǎn),造成局部裂紋產(chǎn)生或發(fā)展。
?。?)在設(shè)備生產(chǎn)中,輥壓機入料分布不均勻,使輥壓機及減速機整體振動大,導(dǎo)致齒輪瞬間局部負(fù)荷過大,產(chǎn)生局部裂紋。
3損壞齒輪修復(fù)方法和方案。
針對減速機第二級行星齒輪(Gear)均需處理的情況,對其中沿齒根向內(nèi)孔斷裂的齒輪進(jìn)行焊接修復(fù),另兩只局部輕微裂紋的采取止裂方法處理。硬齒面齒輪減速機為達(dá)到特別低的輸出轉(zhuǎn)速,可以通過兩個齒輪減速機相聯(lián)的方法來實現(xiàn)。當(dāng)采用這種傳動方案時,可配置電機的功率必須依賴于減速機的極限輸出扭矩,而不能通過電機功率來計算減速機的輸出扭矩。
齒輪修復(fù)應(yīng)滿足下列基本條件:(1)齒輪整體不變形F(2)必須有一定載荷強度G(3)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
4齒輪修復(fù)的焊接的工藝方法,要求及注意事項。
4.1修復(fù)齒輪的固定,裝夾方法利用車間內(nèi)現(xiàn)有的40mm厚Q235鋼板,槽鋼架作為焊合工藝工裝底座,同時將兩根20號工字鋼固定在鋼板上作為立柱,水平對稱地支好30t千斤頂,使裂縫斷面始終處于復(fù)原緊密結(jié)合狀態(tài)(盡可能恢復(fù)原加工尺寸和形狀)。具體裝夾方法。
4.2齒輪裂縫的焊接工藝。
(1)裂縫情況:裂縫自齒根至內(nèi)孔厚度約60mm,(齒厚方向)裂縫長500mm.(2)由齒根向內(nèi)側(cè)開坡口,尺寸要求:齒面齒根處坡口要求刨深20mm,寬度為15~20mm,清理后焊接。
(3)內(nèi)孔處坡口要求開深度38mm,寬度30~40mm,清理后焊接。
?。?)焊材要求和選擇:根據(jù)圖紙?zhí)峁┚幪枺?.6587)確認(rèn)行星齒輪材質(zhì)為17CrNiM06(DIN標(biāo)準(zhǔn)),其對應(yīng)材質(zhì)化學(xué)成分.
?。?)焊前要求:a制作固定(fixed)架,將齒輪裂縫壓合,初步檢查尺寸變化,并反復(fù)調(diào)整,直至吻合。b在焊前預(yù)熱時,采用階梯逐級升溫的方法,將溫度均勻提高到約300℃,并保溫2~3h. 4.3齒輪裂縫焊接的注意事項。
(1)沿齒輪(Gear)外部(齒根)位置向內(nèi)側(cè)氣刨坡口,裂縫焊接坡口斷面磨光,焊接中要保證無灰渣,此時注意(attention)觀察裂縫變化。硬齒面齒輪減速機為達(dá)到特別低的輸出轉(zhuǎn)速,可以通過兩個齒輪減速機相聯(lián)的方法來實現(xiàn)。當(dāng)采用這種傳動方案時,可配置電機的功率必須依賴于減速機的極限輸出扭矩,而不能通過電機功率來計算減速機的輸出扭矩。
?。?)齒輪裂縫外部焊合完成后,再由內(nèi)孔裂縫處向外側(cè)開焊接坡口,焊接中齒輪保持夾緊狀態(tài)。
?。?)焊前將齒輪整體加熱,焊接位置均勻預(yù)熱至300℃左右(用測溫槍隨時監(jiān)控預(yù)熱溫度)。
?。?)齒輪裂縫焊接完畢,保溫6h后,對焊接位置進(jìn)行修磨,兼顧軸承(bearing)安裝位置尺寸。
?。?)一旦開始焊合,就不能間斷,要一氣呵成。
4.4焊接縫精加工修整及尺寸復(fù)核(審查核對)。
經(jīng)保溫6h,對焊接焊縫外觀進(jìn)行修磨后,測量減速機齒輪的幾何尺寸變化情況(Condition),發(fā)現(xiàn)齒輪內(nèi)孔約有0.35mm的變形,考量齒輪內(nèi)孔裝有軸承(bearing)且根據(jù)生產(chǎn)(Produce)需求的緊急性,隨后在C6263車床上加工內(nèi)孔及兩側(cè)卡環(huán)安裝槽,并修磨齒面和齒形;檢查齒輪的齒頂圓直徑略有偏差,經(jīng)綜合評估,確定不影響短期內(nèi)使用。齒輪減速機是我國廣泛運用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機機械的回轉(zhuǎn)機構(gòu),廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。
4.5齒輪焊合部位的探傷檢查。
該減速機齒輪(Gear)修復(fù)的焊接部位打磨加工完成后,清理檢查齒輪的焊接部位,先用清洗劑(DTP-5)清潔焊接縫的表面,然后噴上滲透劑(DTP- 5),15min后再噴灑顯示劑(DTP-5),經(jīng)全面仔細(xì)地觀察焊縫,無新裂紋產(chǎn)生,齒輪的焊接質(zhì)量和效果較好,達(dá)到預(yù)想的維修目標(biāo)(cause)。
5修復(fù)齒輪(Gear)安裝使用的過程,效果水泥(材料:粉狀水硬性無機膠凝材料)磨系統(tǒng)輥壓機減速機的齒輪修復(fù)完成裝配后,將減速機運至現(xiàn)場安裝試機,設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn),沒有發(fā)現(xiàn)異常問題(Emerson)和異常聲音,逐步增加輥壓機工作負(fù)荷至75%~80%后發(fā)現(xiàn)有輕微振動。運行一個月后,再次巡查確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定可靠,于是輥壓機工作負(fù)荷提升至90%運行,運行二個月后,檢查測試(TestMeasure)減速機各部位情況良好,整體設(shè)備運行也正常,于是輥壓機工作負(fù)荷恢復(fù)至100%運行。該減速機在運轉(zhuǎn)期間經(jīng)多次檢查,監(jiān)測(Food Monitor)都沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。
6水泥磨系統(tǒng)輥壓機減速機整體大修拆解檢查情況。
此次水泥磨系統(tǒng)輥壓機的減速機斷裂齒輪修復(fù)是非常成功的,減少了水泥生產(chǎn)損失(loss)12萬噸,增加利潤720萬元,同時贏得了制造新配件所需的時間,大大縮短了停機時間,經(jīng)濟效益(Economic performance)非??捎^。