行星齒輪減速機新型減速設施傳輸?shù)母镄屡e措
1問題的提出
帶式輸送機的是煤礦運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵性設備之一。目前旗山煤礦井下強二帶式輸送機使用的驅(qū)動裝置高速軸、輸入軸頻繁損壞,加上設備每天運行時間過長,溫度過高(80 ℃以上),潤滑油在高溫下起不到潤滑作用,導致熱功率降低,齒輪磨耗嚴重以致齒輪損壞。這些問題(Emerson)嚴重影響(influence)了正常生產(chǎn),降低了生產(chǎn)效率。為了避免因故障影響運輸效率,提高帶式輸送機運行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性,將減速箱溫度控制在合適的范圍之內(nèi),減少的齒輪磨損,延長使用壽命,提高生產(chǎn)效率,該礦對ZL-1150型采取了相應的改進措施。
2故障分析(Analyse)
產(chǎn)生故障的原因很多,但主要的原因多為環(huán)境因素、材料因素、潤滑冷卻條件及制造安裝因素等造成,現(xiàn)針對以上4種主要影響因素對的故障原因進行分析(Analyse)。
2.1工作環(huán)境因素
經(jīng)到井下現(xiàn)場勘察(kān chá),該在井下700多米水平處使用。齒輪減速電機1、R系列同軸式斜齒輪減速機結(jié)合國際技術(shù)要求制造,具有很高的科技含量2、節(jié)省空間,可靠耐用,承受過載能力高,功率可達132KW; 3、能耗低,性能優(yōu)越,減速機效率高達95%以上;4、振動小,噪音低,節(jié)能高;5、選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼材料,鋼性鑄鐵箱體,齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理;6、經(jīng)過精密加工,確保軸平行度和定位軸承要求,形成斜齒輪傳動總成的減速機配置了各種類電機,組合成機電一體化,完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特性。該處常年恒溫,溫度在15~20 ℃之間,對故障影響較小。
2.2材料因素
原齒輪材料選用40Cr鋼。硬齒面齒輪減速機傳動的效率是所有傳動式中效率最高的一種,其效率比蝸桿傳動要高的多。齒輪減速機的效率主要由齒輪及軸承的摩擦決定。該材料常用于較重要的調(diào)質(zhì)零件,如在交變負荷下工作的零件,表面淬火后可用作負荷、耐磨性較高而無很大沖擊的零件。在正常使用的情況下,即環(huán)境溫度正常,潤滑良好,無沖擊過載現(xiàn)象,齒輪工作溫度在65 ℃以下時,該材料能夠滿足強度要求(經(jīng)計算驗證)。但是,由于高強度的工作環(huán)境及簡易的潤滑冷卻措施使得常常在高溫、不良潤滑效果、過載等條件下運轉(zhuǎn),齒輪材料的接觸及抗折疊疲勞強度難以滿足的正常工作使用要求。
2.3潤滑條件
原先采用飛濺潤滑,潤滑級別6E,在機內(nèi)溫度60 ℃左右時,潤滑條件良好,工作正常。但是通過計算及實際測量,由于帶式輸送機的運量較高(400t/h),缺乏良好的潤滑油冷卻方式,導致(cause)潤滑油在高溫下(>85 ℃)失去潤滑作用,從而進一步影響齒輪"嚙合(niè hé) "條件,增加了齒輪及其運動部件間的磨損,噪聲與振動增加,也增加了輪齒間的沖擊,以致無法保證齒輪的正常嚙合。
2.4制造安裝精度因素
在裝配過程中,密封件、軸承和齒輪的裝配,以及齒輪軸對中方面易出現(xiàn)問題。當齒輪在裝配時出現(xiàn)偏差,如齒輪軸對中方面出現(xiàn)微小偏差都會導致齒輪間嚙合不穩(wěn)、無序振動、加快磨損、降低(reduce)功率,甚至導致齒輪失效。這一點在安裝時需格外注意。
3改進措施
3.1選擇新型齒輪材料(Material)
選用新型材料17CrNiMo6重載齒輪鋼。該鋼屬于低碳低合金滲碳高強鋼,常用于設備關(guān)鍵部位的重載齒輪。由于經(jīng)過滲碳、淬火(quenching)及低溫回火等處理(chǔ lǐ),并添加了多種合金材料,其齒輪表面耐磨、硬度高,芯部韌性好,抗沖擊且有較高的延伸率,能夠勝任在高速、重載甚至沖擊載荷下工作,是一種性能優(yōu)異的重載齒輪高強鋼。
隨著世界性節(jié)能浪潮的推動及新工藝的不斷采用,具有材料潛力的17CrNiMo6鋼逐漸被發(fā)掘出來,含1.6%Ni的Cr-Ni-Mo系列鋼17CrNiMo6因其良好的工藝性能和高性價比正廣泛應用于大型重要設備零件。
3.2調(diào)整齒輪參數(shù)
經(jīng)分析,原高速級平行齒輪輪齒根部斷裂(fracture)并導致輪軸損壞,而配對的大平行齒輪卻完好無損。根據(jù)嚙合強度(strength)平均分配原則,通過(tōng guò)改變大齒輪切向變位系數(shù)及調(diào)整大小平行齒輪的模數(shù)來實現(xiàn)大小平行齒輪強度的重新分配,使小齒輪強度得到提高。
3.3改進結(jié)構(gòu)
原高速級小齒輪采用齒輪和齒輪軸的分體式結(jié)構(gòu)。為了避免高速級齒輪軸在高速"嚙合(niè hé) "運轉(zhuǎn)過程中因嚙合沖擊而出現(xiàn)失穩(wěn)、軸斷裂(fracture)等問題,將高速級齒輪和軸在結(jié)構(gòu)上改進設計為一體式,齒輪軸整體強度大為提高,也較為穩(wěn)定。
3.4改善制造加工工藝
平行齒輪的加工制造精度、質(zhì)量影響設備(shèbèi)的效率、噪聲、運動精度和使用壽命。因此加工時不僅需要合理的加工工藝和熱處理(chǔ lǐ)方式,先進的加工設備、高素質(zhì)的技術(shù)工人也是必不可少的。齒形的制造加工是保證齒輪強度的重要工序。為此,該礦選擇了德國進口的“KLINGELNBERG”
AMK-855平行齒輪切齒機、“KLINGELNBERG”
GKP-851平行齒輪跑合巡查儀、“KLINGELNBERG”
千毫安1200淬火機及“AICHELIN”熱處理設備對該套平行齒輪實施加工制造和熱處理工藝,提高了齒輪的加工精度和使用壽命。
實踐證明,經(jīng)過以上4個步驟的改進,齒輪的接觸疲勞強度及彎曲疲勞強度分別提高了77.7%和40.8%,效果顯著。
3.5改進潤滑散熱系統(tǒng)
的熱功率同其熱量散發(fā)密切相關(guān)(related),要提高熱功率首先應解決箱體(BOX)內(nèi)的發(fā)熱問題。硬齒面齒輪減速機傳動的效率是所有傳動式中效率最高的一種,其效率比蝸桿傳動要高的多。齒輪減速機的效率主要由齒輪及軸承的摩擦決定。在熱態(tài)過程(即發(fā)熱和散熱過程)中,由于"嚙合(niè hé) "損失、軸承損失、攪油損失、密封損失等產(chǎn)生了大量的熱量,使得因過大的功率損失而導致溫度升高,限制了系統(tǒng)(system)功能的正常發(fā)揮,對系統(tǒng)產(chǎn)生了很大影響。要充分發(fā)揮其性能,關(guān)鍵在于提高熱功率。
提高熱功率的方法主要是通過(tōng guò)對系統(tǒng)(system)的冷卻(cooling),增加其散熱量及潤滑油的循環(huán)。因此,該礦將潤滑冷卻系統(tǒng)改進為潤滑油強制冷卻潤滑系統(tǒng)。
該系統(tǒng)主要用于大規(guī)格及關(guān)鍵設備中。單獨潤滑冷卻裝置主要用于單機,集中潤滑冷卻裝置主要用于機組或生產(chǎn)線。單獨潤滑冷卻裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、互換性好等特點,可使的工作油溫保持在最佳狀態(tài),延長的使用壽命。因此,對的散熱潤滑系統(tǒng)加裝了外循環(huán)強制冷卻散熱系統(tǒng),采用德國進口油泵、油壓表、散熱裝置,通過合理的油路設計,的工作狀況得到很大改善,其熱功率也有了很大提高。潤滑油的工作溫度從原來的80 ℃以上降至50 ℃左右,很好地解決了的散熱問題,最大程度地發(fā)揮了的機械功率。
4結(jié)論
通過對ZL-1150型進行5項改進,的各項指標有了明顯提高,從根本上解決了使用中存在的一系列問題。經(jīng)過6個多月的運行,的各項性能指標趨于正常,這也證明在采用了新型材料、改進工藝并加裝散熱潤滑系統(tǒng)(system)后,運行工況得到了有效改善。本方法簡單且經(jīng)濟可行,易于推廣應用。