行星齒輪減速機軸損毀端由剖析和應對策略研討
1回轉窯配套裝置及使用情況
為了實現(xiàn)薄料快燒及增產(chǎn)目的 ,配套地將回轉窯的轉速及裝置進行了改變 ,回轉窯轉速提高到 315 r/ min , 主馬達功率(指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少)改為 75 kW , 轉速為1 000 r/ min ,原減速機(Retarder)一級比進行了改變 ,回轉窯簡圖,改造后的輸入軸裝配(assemble)簡圖。硬齒面齒輪減速機利用各級齒輪傳動來達到降速的目的.減速器就是由各級齒輪副組成的.比如用小齒輪帶動大齒輪就能達到一定的減速的目的,再采用多級這樣的結構,就可以大大降低轉速了。
從 2004 年改造后 ,輸入軸先后從F面斷過二次 ,造成二次停窯。從軸斷口 F 面處看疑是疲勞斷裂(fracture)。所以對軸強度進行分析(Analyse)計算。
2強度校核
211 彎扭矩圖
再根據(jù)靜力平衡條件計算出
A、C點支反力,作出受力簡圖,作出在X
Y、XZ平面的彎矩圖和扭矩圖 ,按第三強度(strength)理論計算彎矩圖。由于聯(lián)軸器(Coupling)制造和安裝偏差產(chǎn)生附加圓周力聯(lián)軸器銷軸所在圓直徑) ,附加力F 0產(chǎn)生的彎矩圖。
212 校核軸的疲勞強度(strength)
根據(jù)軸的結構尺寸及彎矩圖、扭矩圖,截面B處彎矩最大,但此處直徑最大;截面F處的彎矩也較大,直徑較小,又有圓角引起的應力集中,故F面為危險截面。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機構,廣泛應用于冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領域。
左側的彎矩在此處產(chǎn)生的彎矩面上的彎曲應力面上的扭轉剪應力由于軸的轉動,彎矩引起對稱循環(huán)的彎曲應力;傳遞(transmission)的扭矩總是有些變動,且單向傳遞扭矩,故剪應力為脈動循環(huán)應力。齒輪減速電機利用各級齒輪傳動來達到降速的目的.減速器就是由各級齒輪副組成的.比如用小齒輪帶動大齒輪就能達到一定的減速的目的,再采用多級這樣的結構,就可以大大降低轉速了。故安全系數(shù)沒有達到要求。
3原因分析(Analyse)
從上面軸強度(strength)計算結論 ,可以看出軸的計算安
全系數(shù)小于許用安全系數(shù)。在軸肩過渡圓角處的應力較大 ,在長期交變應力作用下 ,在此處逐步形成微觀裂紋 ,裂紋尖端的嚴重應力集中 ,促使裂紋逐漸擴展 ,當裂紋逐步擴展到一定長度時 ,便可能(maybe)驟然迅速擴展 ,使構件截面嚴重削弱 ,最后沿嚴重削弱了的截面發(fā)生脆性斷裂(fracture)。
4處理措施(指針對問題的解決辦法)
?。?) 將軸齒輪左端面全部平掉 ,車出Φ120 mm ×65 mm 的孔 ,并車出一個 60°的坡口 ,將一根一端粗為Φ120 mm k6 的軸插入Φ120H7 孔內(nèi)進行焊合 ;(2) 將原輸入軸裝軸承(bearing)處直徑 Φ65 mm 改為Φ80 mm ,軸承由原來的 7613 改為 7516E.因 7516E外徑與 7613 軸承外徑Φ140 mm 相同 ,裝聯(lián)軸器處直徑Φ60 mm 改為Φ70 mm ,這樣在減速機軸承底孔不擴大的情況(Condition)下就增大了軸徑 ;(3) 軸肩過渡圓角的確定。將軸上定位套筒去掉 ,改為軸肩定位軸承。軸承處的過渡圓角取r = 2 ,在沒有裝配(assemble)要求的情況下盡可能(maybe)取大角 ,有裝配件時綜合考慮(consider) ;(4) 選取彈性圈柱銷聯(lián)軸器 B6 型號。嚴格找正 ,保證馬達與減速機輸入軸同心 ;(5) 軸承裝配、定位正確。軸承安裝留有0. 25~0. 4 mm 的間隙 ,以滿足軸熱膨脹要求。
5軸加粗后疲勞強度(strength)校核
軸加粗后F面處直徑為 90 mm ,參照上面的公式計算出進一步計算出2 滿足安全要求。
6結語
經(jīng)過上述修理后及時恢復了回轉窯的運行生產(chǎn)(Produce)。并得出兩點重要結論 :一是軸徑變化導致(cause)應力集中是引起軸疲勞斷裂(fracture)的主要原因 ,在設計中一定要將應力集中面避開載荷比較高區(qū)域 ;二是在檢修中保證安裝質量 ,及時巡查和維護 ,才能有效保證設備(shèbèi)正常運轉。