【摘 要】立式行星減速機是門機旋轉(zhuǎn)工作機構(gòu)主要部件，立式行星減速機一旦損壞，維修難度大，工期長，對生產(chǎn)影響較大，針對日照港集團嵐山公司管理使用的部分立式行星減速機的損壞，詳細分析了其損壞的原因和形式，制定了相應(yīng)的自主修復(fù)工藝對策，修復(fù)效果良好，為類似立式行星減速機修復(fù)提供參考。

【關(guān)鍵詞】港口；門座式起重機；旋轉(zhuǎn)減速機；修復(fù)工藝

0.引言

近年來，受國內(nèi)需求不斷增長的積極推動，我國經(jīng)濟持續(xù)處于平穩(wěn)較快增長，門機以其優(yōu)良的技術(shù)性能得到廣泛使用，成為各港口重要大型裝卸設(shè)備之一。日照港集團嵐山公司現(xiàn)有散件貨泊位10個，門機67臺，隨著部分門機使用年限延長，設(shè)備逐年老化，部分立式行星減速機故障率較高，嚴重影響了設(shè)備的使用壽命和安全運行，給港口生產(chǎn)作業(yè)及設(shè)備管理工作帶來一定影響。

針對針對以上存在的現(xiàn)狀和問題，我們以“強化設(shè)備自主維修，保障港口安全生產(chǎn)”為目標，經(jīng)過近幾年的立式行星減速機拆解維修，如下拆解示意圖所示，我們逐步總結(jié)出了立式行星減速機的損壞原因及自主修復(fù)工藝，取得了良好修復(fù)效果。

1.行星齒輪的基本結(jié)構(gòu)

齒輪絕大部分都是轉(zhuǎn)動軸線固定的齒輪。它們的轉(zhuǎn)動中心（與圓心位置重合）往往通過軸承安裝在機殼上，因此，它們的轉(zhuǎn)動軸都是相對機殼固定的，因而也被稱為\"定軸齒輪傳動。

行星齒輪減速機主要傳動結(jié)構(gòu)為行星輪，太陽輪，外齒圈。行星齒輪的轉(zhuǎn)動軸線是不固定的，是安裝在一個可以轉(zhuǎn)動的支架（藍色）上（圖中黑色部分是殼體，黃色表示軸承）。行星齒輪（綠色）除了能象定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動軸（B-B）轉(zhuǎn)動之外，它們的轉(zhuǎn)動軸還隨著藍色的支架（稱為行星架）繞其它齒輪的軸線（A-A）轉(zhuǎn)動。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動稱為\"自轉(zhuǎn)\"，繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動稱為\"公轉(zhuǎn)\"，就象太陽系中的行星那樣，因此得名“行星齒輪”。

也如太陽系一樣，成為行星齒輪公轉(zhuǎn)中心的那些軸線固定的齒輪被稱為\"太陽輪\"，如圖中紅色的齒輪。在一個行星齒輪上、或者在兩個互相固連的行星齒輪上通常有兩個嚙合點，分別與兩個太陽輪發(fā)生關(guān)系。如右圖中，灰色的內(nèi)齒輪軸線與紅色的外齒輪軸線重合，也是太陽輪。

軸線固定的齒輪傳動原理很簡單，在一對互相嚙合的齒輪中，有一個齒輪作為主動輪，動力從它那里傳入，另一個齒輪作為從動輪，動力從它往外輸出。也有的齒輪僅作為中轉(zhuǎn)站，一邊與主動輪嚙合，另一邊與從動輪嚙合，動力從它那里通過。

2.行星齒輪的結(jié)構(gòu)組合及運動規(guī)律

由于存在行星架，有三條轉(zhuǎn)動軸允許動力輸入/輸出，在需要的時候限制其中一條軸的轉(zhuǎn)動，剩下兩條軸進行傳動，互相嚙合的齒輪之間的關(guān)系就可以有多種組合，以單排行星齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成為例。

設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3；齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α。則根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機構(gòu)各元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可導出表示單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程式：

n1+αn2-（1+α）n3=0 和Z1+Z2=Z3

由上式可看出，由于單排行星齒輪機構(gòu)具有兩個自由度，在太陽輪、齒圈和行星架這三個基本構(gòu)件中，任選兩個分別作為主動件和從動件，而使另一元件固定不動（即使該元件轉(zhuǎn)速為0），或使其運動受一定的約束（即該元件的轉(zhuǎn)速為某定值），則機構(gòu)只有一個自由度，整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。下面分別討論各種情況。

在n3=n1 或n2=n3 時，同時可得n1=n2=n3。故，若使三元件中的任何兩個元件連成一體旋轉(zhuǎn)，則第三元件轉(zhuǎn)速必與二者轉(zhuǎn)速相等，即行星排按直接擋傳動，傳動比i=1。

當所有元件都不受約束，可以自由轉(zhuǎn)動，則行星齒輪機構(gòu)失去傳動作用，此種狀態(tài)相當于空擋。

行星式齒輪減速器由一個內(nèi)齒環(huán)（A）緊密結(jié)合于齒箱殼體上，環(huán)齒中心有一個自外部動力所驅(qū)動之太陽齒輪（B）介于兩者之間有一組由三顆齒輪等分組合于托盤上之行星齒輪組（C）該組行星齒輪依靠著出力軸、內(nèi)齒環(huán)及太陽齒支撐浮游于期間；當入力側(cè)動力驅(qū)動太陽齒時，可帶動行星齒輪自轉(zhuǎn)，并依循著內(nèi)齒環(huán)之軌跡沿著中心公轉(zhuǎn)，行星之旋轉(zhuǎn)帶動連結(jié)于托盤之出力軸輸出動力。

立式行星減速機工作原理為，旋轉(zhuǎn)電機輸出軸通過聯(lián)軸節(jié)、制動輪將輸出扭矩傳遞至旋轉(zhuǎn)減速機輸入軸，經(jīng)第一級減速總成、第二級減速總成減速后、將旋轉(zhuǎn)電機扭矩通過減速機輸出軸傳遞至旋轉(zhuǎn)小齒輪，旋轉(zhuǎn)小齒輪驅(qū)動門機回轉(zhuǎn)大軸承完成門機回轉(zhuǎn)。

圖1 立式行星減速箱傳動過程圖

以原上海港機廠生產(chǎn)的M10-30型門機T31型立式行星減速箱為例，其特性如表1所示。

表1 立式行星減速箱兩級行星減速特性

對于MQ2533型和MQ2535型門機，這兩種類型門機旋轉(zhuǎn)減速箱的總傳動比可達47.49。

3.拆解維修中立式行星減速機損壞形式

通常，減速機齒輪損壞的形式主要有斷齒、齒輪磨損（齒面點蝕、齒面剝落）等形式，斷齒主要受制造質(zhì)量以及載荷過大等因素影響，齒輪磨損主要受原材料選用、熱處理工藝、嚙合精度以及使用中潤滑不良等多種因素影響。

經(jīng)拆解發(fā)現(xiàn)，我港立式行星減速機損壞主要有以下三個方面：

一是旋轉(zhuǎn)減速機內(nèi)各機構(gòu)軸承間隙增大，特別是第二級齒軸上、下部的壓力軸承損壞較為嚴重，軸承保持架損壞，軸承滾珠基本脫落。

二是旋轉(zhuǎn)減速機內(nèi)各級齒輪和齒圈及低速軸花鍵等部位的齒面存在點蝕或斷齒現(xiàn)象，損壞程度輕重不等。

三是旋轉(zhuǎn)減速機下箱體與旋轉(zhuǎn)定位法蘭配合接觸面磨損較大，磨損深度1-3mm不等。

圖2 第二級齒軸壓力軸承保持架損壞

圖3 第一級減速總成齒輪斷齒

4.損壞原因分析

門機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是門機作業(yè)的主要工作機構(gòu)之一，立式行星減速機的受力載荷受貨種、船型、艙內(nèi)貨物配載、人員操作等諸多因素影響，受力載荷不均勻，瞬時的沖擊載荷較大，易造成內(nèi)部各軸承、齒輪等磨損以致?lián)p壞。

通過分析立式行星減速機工作原理、作業(yè)工況、損壞情況，我們逐步總結(jié)出以下結(jié)論：隨著門機使用年限的增加，立式行星減速機下箱體與固定法蘭配合面磨損，以及內(nèi)部各軸承、齒輪配合面磨損間隙增大，以致立式行星減速機工作時，立式行星減速機下箱體與固定法蘭配合間隙過大，配合處曠動，減速機內(nèi)部壓力軸承和各齒輪受力載荷不均勻，過早損壞，現(xiàn)場拆解來看壓力軸承損壞也是最為嚴重，以致其他齒輪、齒軸出現(xiàn)不同程度的點蝕、斷齒。

5.相應(yīng)修復(fù)工藝對策

我們采取如下針對性自主修復(fù)工藝：

（1）按輸入軸→輸出軸的順序?qū)p速機內(nèi)各部件逐一拆解，清除各齒輪、齒軸表面的鐵屑、積油等雜質(zhì)并清洗干凈。

（2）對減速機內(nèi)部磨損間隙較大的軸承進行更換，重點對型號為：51206的壓力軸承進行更換，采用德國SKF軸承。

（3）對損壞的內(nèi)部各齒軸、齒輪進行更換。

（4）用耐磨焊條對下箱體與固定法蘭配合面磨損處進行焊補，并用磨光機找平磨圓。

（5）按輸出軸→輸入軸的順序進行重新裝配，對裝配好的減速機進行整體防腐涂裝，放入備件區(qū)存放備用。

（6）維修吊裝前注入新的潤滑油脂。

6.取得成效

我們結(jié)合公司設(shè)備自主維修的實際情況，在實際維修作業(yè)過程中不斷摸索，總結(jié)出了一套立式行星減速機修復(fù)工藝。2008年以來，我們累計自主拆解修復(fù)立式行星減速機50余臺套，修復(fù)后的立式行星減速機運行平穩(wěn)，使用壽命大大延長，修復(fù)效果良好。同時解決了立式行星減速機委外維修成本高、維修時間長，影響港口生產(chǎn)問題，并且培養(yǎng)了一批專業(yè)的技術(shù)維修隊伍。

經(jīng)測算，相對于立式行星減速機委外維修，僅自主維修節(jié)約成本及減少門機故障停機修復(fù)時間這一塊，年間接創(chuàng)造經(jīng)濟效益200余萬元。 [科]

【參考文獻】

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