劉明紅

（湖南辰溪華中水泥有限公司，湖南辰溪縣 419500）

1 情況簡(jiǎn)介

某公司一臺(tái)Φ2.6×13m水泥磨于2008年5月投產(chǎn)，該磨配MBY710-4.5-IR減速器，傳遞功率1000kW，輸入轉(zhuǎn)速740r/min，高速齒輪軸軸承型號(hào)23236CC/W33，齒數(shù)Z＝21，左旋。投產(chǎn)后，減速器高速齒輪軸軸承多次發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為非輸入端軸承跑外圈、跑內(nèi)圈及輸入端軸承跑內(nèi)圈、軸承燒損等，軸承使用壽命最短的只有約45d，遠(yuǎn)未達(dá)到不低于50000h設(shè)計(jì)要求的壽命。情況嚴(yán)重時(shí)，高速齒輪軸軸向竄動(dòng)，齒輪端部與輸入端軸承外圈磨擦，把高速齒輪端部磨損掉約5mm。高速齒輪軸軸承事故頻發(fā)，不僅更換軸承需要停機(jī)，還得在運(yùn)行中頻頻停機(jī)檢查，以避免出現(xiàn)大的事故，這給正常生產(chǎn)造成很大的影響。對(duì)此，我們通過(guò)對(duì)稀油站控制系統(tǒng)、減速器與電機(jī)及小齒輪軸同軸度以及軸承與軸孔的配合等方面的調(diào)整，更換已磨損的電動(dòng)機(jī)前后軸瓦后，較好地解決了軸承故障問(wèn)題。原因分析和處理措施總結(jié)如下。

2 軸承故障原因分析及處理

2.1 設(shè)備安裝質(zhì)量問(wèn)題

磨機(jī)投運(yùn)時(shí)，大小齒輪的振動(dòng)就較大，小齒輪軸承座的地腳螺栓曾出現(xiàn)松動(dòng)，不久又出現(xiàn)減速器地腳螺栓松動(dòng)問(wèn)題，緊固后又出現(xiàn)松動(dòng)。后來(lái)，減速器輸入端下的一個(gè)M36地腳螺栓出現(xiàn)斷裂，由于此減速器的地腳螺栓是穿過(guò)底座直接與減速器相聯(lián)的，螺栓通過(guò)底座時(shí)，兩邊都設(shè)有加強(qiáng)筋，空間有限，螺栓斷后不好焊接，所以，后來(lái)又從焊接處再次斷裂。在一次檢修時(shí)，我們把底座的一塊加強(qiáng)筋取掉，對(duì)地腳螺栓斷裂處加強(qiáng)焊接，在重新緊固地腳螺栓后發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)與高速齒輪軸的尼龍棒銷(xiāo)聯(lián)軸器裝配較困難，最后發(fā)現(xiàn)減速器高速齒輪軸與電動(dòng)機(jī)軸、減速器低速軸與小齒輪軸的同軸度相差較大，且大小齒輪的齒頂間隙兩側(cè)也不相同，非輸入端為9.5mm，輸入端為8.0 mm。顯然，這些都是安裝質(zhì)量不合格造成的，必須重新對(duì)同軸度進(jìn)行校正。按照一般方法，必須先調(diào)整大小齒輪的齒頂間隙，然后依小齒輪軸為基準(zhǔn)，依次調(diào)整減速器與小齒輪軸及減速器與電動(dòng)機(jī)的同軸度，但由于電動(dòng)機(jī)軸承座的調(diào)整會(huì)使轉(zhuǎn)子與定子的氣隙發(fā)生變化，且整個(gè)電動(dòng)機(jī)的位置（包括基礎(chǔ)）都要變動(dòng)，調(diào)整難度較大。

對(duì)此，我們只得以電動(dòng)機(jī)軸為基準(zhǔn)調(diào)整同軸度。經(jīng)測(cè)量（數(shù)值如圖1所示），應(yīng)在減速器下墊0.8mm墊板，但墊后高度仍不夠，后加墊了0.4mm墊板；在小齒輪軸承座下墊了1.5mm墊板，并把大小齒輪齒頂間隙由原來(lái)的非輸入端9.5mm，輸入端8.0mm，調(diào)整到非輸入端9.2mm，輸入端8.2mm（調(diào)整后的電動(dòng)機(jī)與減速器的同軸度情況如圖1所示）。由此可知，原設(shè)備安裝時(shí)，一方面，大小齒輪的齒頂間隙未調(diào)整好，兩邊的齒頂間隙大小不一，大小齒輪的嚙合不良，運(yùn)行中產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到減速器上，使減速器的軸承振動(dòng)增大；另一方面，減速器與小齒輪軸及電動(dòng)機(jī)軸的同軸度達(dá)不到要求，導(dǎo)致減速器地腳螺栓運(yùn)行中松動(dòng)及斷裂，而螺栓的松動(dòng)及斷裂，又使得底座與基礎(chǔ)發(fā)生磨損，使同軸度變得更差；同時(shí)，不同軸也使軸承產(chǎn)生附加載荷，引起軸承發(fā)熱、振動(dòng)及磨損，甚至發(fā)生軸承燒損事故。

圖1 電動(dòng)機(jī)與減速器軸向與徑向間隙

圖中，括號(hào)前的數(shù)據(jù)為徑向值，用百分表打在電機(jī)端測(cè)量，單位為0.01mm；括號(hào)內(nèi)為軸向值，用游標(biāo)卡尺測(cè)量，單位為mm。數(shù)據(jù)有一定誤差，因?yàn)?個(gè)測(cè)量點(diǎn)的選取并不一定在垂直及水平方向上。

2.2 稀油站問(wèn)題

減速器采用XYZ-63G型稀油站集中供油潤(rùn)滑，減速器本身無(wú)測(cè)溫裝置及油量調(diào)節(jié)裝置，而是由稀油站上的熱電阻、閥門(mén)來(lái)測(cè)量供油溫度及調(diào)節(jié)油量。減速器說(shuō)明書(shū)要求，保證齒輪箱進(jìn)油溫度40±5℃，油壓為0.15～0.2MPa。但在實(shí)際使用中，操作人員總是把稀油站出口的球閥開(kāi)得最大，以保證供油量充足，但此時(shí)，供油口壓力僅為0.11MPa左右。對(duì)此，我們先是把減速器的壓力下下限值設(shè)定為0.05MPa （低于此壓力主機(jī)跳?，F(xiàn)象），壓力下限值設(shè)定為0.07MPa（低于此壓力時(shí)備用泵啟動(dòng)），才使設(shè)備正常運(yùn)行。但由于壓力控制值較小，再加上環(huán)境較差，壓力控制器動(dòng)作不靈活，使用時(shí)間久后，壓力控制系統(tǒng)的保護(hù)失靈，幾次巡檢工發(fā)現(xiàn)減速器無(wú)回油仍在運(yùn)行，而由于稀油站只測(cè)量供油溫度，此時(shí)的供油溫度并不高。所以，造成減速器齒輪及軸承缺油運(yùn)行，導(dǎo)致高速齒輪軸軸承失效。對(duì)此，我們打開(kāi)減速器的觀察孔，在確保軸承及齒輪進(jìn)油量正常的前提下，把稀油站出口球閥關(guān)小一點(diǎn)，使供油壓力為0.15MPa左右，把壓力下限設(shè)定為0.12MPa，壓力下下限設(shè)定為0.10MPa。這樣，供油壓力在規(guī)定范圍內(nèi)，而壓力保護(hù)裝置也能發(fā)揮作用。

2.3 軸承與軸及軸承座的配合不當(dāng)問(wèn)題

高速齒輪軸軸承第一次發(fā)生故障時(shí)，非輸入端保持架磨損，軸承滾子打橫，輸入端則跑內(nèi)圈。經(jīng)測(cè)量，非輸入端軸頸為Φ180.05mm，而輸入端軸頸為Φ179.89mm，顯然，輸入端軸頸已磨損變小。對(duì)此，我們把輸入端軸頸用N68圓珠固化膠固化，然后再裝上新軸承，由于固化膠是手工涂上去的，并不能保證厚薄均勻，所以，此處的軸承隨后又出現(xiàn)跑內(nèi)圈現(xiàn)象。在一次非輸入端軸承跑外圈時(shí)，我們只是更換新軸承，未測(cè)量軸承座孔的尺寸大小，后來(lái)此處再次發(fā)生跑外圈時(shí)，我們把高速齒輪軸拆下，把軸承壓蓋緊固后，測(cè)得非輸入端孔徑為Φ320.08 mm，輸入端孔徑為Φ320.04 mm，顯然，非輸入端孔徑超出公差范圍(正?？讖綖棣?20.00～Φ320.06)。由圖2可知，兩軸承都受擋圈作用，不能軸向竄動(dòng)，在正常情況下，兩軸承受到的軸向力也基本相同，一旦非輸入端軸承外圈與軸孔配合松動(dòng)，高速齒輪軸受到的指向輸入端的軸向力就全部作用在輸入端的軸承上，從而使此軸承容易磨損發(fā)熱或燒壞。后來(lái)，我們?cè)诜禽斎攵溯S承壓蓋下面墊了一張0.05 mm紙墊，以消除此處過(guò)大的配合間隙。

圖2 減速器高速齒輪軸裝配圖

2.4 新?lián)Q高速齒輪軸螺旋角誤差的影響

在軸承燒壞、軸頸磨損及高速齒輪端部磨損5mm后，我們更換了兩套軸承及一根高速齒輪軸，然而，使用不久，輸入端軸承又燒壞。事后，我們對(duì)新齒輪的嚙合狀態(tài)進(jìn)行著色檢查，發(fā)現(xiàn)高速齒與低速齒嚙合不良（如圖3所示），高速齒的工作面只在輸入端（圖3的右側(cè)）有少量的接觸，達(dá)不到接觸長(zhǎng)度及接觸寬度的技術(shù)要求，因此，在輸入端受力要大一些，在高速齒的非工作面，非輸入端有接觸痕跡而輸入端沒(méi)有(磨機(jī)停機(jī)時(shí)，在自重作用下反轉(zhuǎn)時(shí)非工作齒受力)，這說(shuō)明，新?lián)Q的高速齒的螺旋角加工有誤差，齒輪受力不均，受力大的輸入端受力要大一些，軸承也容易磨損發(fā)熱或燒壞。

圖3 新高速齒輪軸齒面接觸痕跡

2.5 電動(dòng)機(jī)軸瓦磨損產(chǎn)生的影響

一次，在對(duì)減速器高速齒輪軸與電動(dòng)機(jī)軸、減速器低速軸與小齒輪軸的對(duì)中校正后，運(yùn)行初期，振動(dòng)值尚好，但運(yùn)行一段時(shí)間后，軸向振動(dòng)值增大，電動(dòng)機(jī)軸瓦發(fā)熱，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)前后軸瓦磨損量達(dá)0.3～0.5mm，于是，我們更換了軸瓦，在不調(diào)整減速器位置的前提下，兩軸基本對(duì)中。換軸瓦后，減速器的振動(dòng)減小不少，尤其是軸向振動(dòng)值減小很多。更換軸瓦前后的振動(dòng)情況見(jiàn)表1序號(hào)10、11所示，可見(jiàn)效果十分明顯。

表1 水泥磨相關(guān)軸承座振動(dòng)變化情況

2.6 其它因素的影響

由于維護(hù)或操作不到位，大小齒輪缺油或小齒輪軸承座缺油、大齒輪對(duì)口把合螺栓松動(dòng)以及磨機(jī)飽磨等，其產(chǎn)生的振動(dòng)也會(huì)傳遞到減速器上，使減速器的軸承座振動(dòng)增大，軸承容易受損傷。表1序號(hào)1～4為筆者測(cè)得的一次磨機(jī)大小齒輪缺油運(yùn)行時(shí)及加油后的小齒輪軸承座及減速器高速齒輪軸軸承座處的振動(dòng)值，由表1可看出，缺油引起的振動(dòng)相當(dāng)?shù)拇?，?duì)小齒輪軸承及減速器的軸承影響較大。

3 總 結(jié)

通過(guò)采取以上處理措施后，減速器已正常運(yùn)行10個(gè)月有余，目前的振動(dòng)情況如表1序號(hào)12所示，這與軸承磨損狀態(tài)及更換軸、軸承及同軸度調(diào)節(jié)后的振動(dòng)變化情況（如表1的序號(hào)5～11所示）相比，振動(dòng)值要小得多，這說(shuō)明采取的措施是有效的。通過(guò)處理減速器高速齒輪軸軸承故障，我們總結(jié)出使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)問(wèn)題的早發(fā)現(xiàn)、早處理，以避免出現(xiàn)更大問(wèn)題具有指導(dǎo)意義。

（1）設(shè)備的安裝質(zhì)量及維修質(zhì)量是設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行的保證，然而，在技改工程及生產(chǎn)使用中卻往往重視不夠，有時(shí)為了早投運(yùn)而常讓設(shè)備帶病生產(chǎn)，這給以后的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行，也不利于生產(chǎn)成本的降低，這一點(diǎn)值得引起高度重視。

（2）對(duì)于類(lèi)似中小型邊緣傳動(dòng)磨機(jī)的減速器，由于其本身未帶測(cè)溫及測(cè)振裝置，其溫度要靠稀油站的供油溫度來(lái)反映，而稀油站的供油溫度有滯后性，所以，要觀察稀油站的供油溫度變化，并保持稀油站控制系統(tǒng)的可靠性。

（3）當(dāng)軸承出現(xiàn)問(wèn)題，保持架磨損時(shí)，鐵屑或銅屑會(huì)通過(guò)回油帶到稀油站的回油過(guò)濾網(wǎng)或供油過(guò)濾網(wǎng)中，所以，定期清洗稀油站的過(guò)濾網(wǎng)，一旦發(fā)現(xiàn)有鐵屑或銅屑，就要立即檢查減速器軸承。

（4）定期打開(kāi)減速器上機(jī)殼的觀察孔，檢查減速器軸承及齒輪的磨損及供油情況，開(kāi)動(dòng)慢傳裝置，讓磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后再停下來(lái)，讓磨機(jī)利用自重反轉(zhuǎn)（因?yàn)榉崔D(zhuǎn)時(shí)，減速器的高速齒輪軸的受力方向與正常運(yùn)行中時(shí)相反），通過(guò)觀察反轉(zhuǎn)時(shí)軸或軸承外圈是否竄動(dòng)來(lái)判斷軸承是否存在問(wèn)題。

（5）由圖2可知，正常時(shí)，輸入端與非輸入端的聯(lián)軸器端面與減速器的端蓋端面的間隙是相同的，即 a=b，對(duì)于我公司的減速器來(lái)說(shuō)，a=b=14 mm，當(dāng)軸承磨損后，出現(xiàn)高速齒輪軸軸向竄動(dòng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)a≠b，這樣，即使不打開(kāi)減速器的上機(jī)殼的觀察孔，也可判斷軸承是否存在磨損及跑外圈現(xiàn)象。

（6）為判斷減速器高速齒輪軸軸承故障，筆者用測(cè)振筆對(duì)減速器高速齒輪軸軸承座的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，由表1振動(dòng)變化情況的數(shù)據(jù)可看出，原裝高低速齒隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，振動(dòng)值在增大，而軸向振動(dòng)值增大要多得多，當(dāng)軸承磨損到快要更換時(shí)，其軸向振動(dòng)值(振動(dòng)速度的有效值)增大到22.4mm/s。新裝高速齒輪軸因螺旋角誤差的影響，隨著減速器高低速齒的磨合，其振動(dòng)值在一段時(shí)間內(nèi)逐步減小。通過(guò)實(shí)踐，我們把22.4mm/s作為減速器的振動(dòng)限值，來(lái)判斷減速器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的優(yōu)劣及更換軸承的基本標(biāo)準(zhǔn)。這樣，通過(guò)監(jiān)測(cè)減速器的振動(dòng)，就可以判斷減速器高速齒輪軸軸承的使用狀態(tài)，再結(jié)合其它方法，就能更準(zhǔn)確地確定高速齒輪軸軸承的使用狀態(tài)，以便找出更換軸承的最佳時(shí)間。

［1］劉明紅.邊緣傳動(dòng)磨機(jī)減速器振動(dòng)監(jiān)測(cè)及振動(dòng)限值［J］.四川水泥，2014（3）：146-150