付振剛 勞健 潘禮雙 梁爽

摘 要：本文通過(guò)對(duì)F5減速箱齒輪蹦齒進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，產(chǎn)線建設(shè)前對(duì)產(chǎn)品的定位要有前瞻性，產(chǎn)線主要設(shè)備安全系數(shù)不能偏小，由于市場(chǎng)變化導(dǎo)致軋制品種改變而設(shè)備性能跟不上。

關(guān)鍵詞：齒輪蹦齒;輸出力矩計(jì)算

概 況

柳鋼中金900mm熱連軋2016年開(kāi)始建設(shè)，2017年6月開(kāi)始試機(jī)投產(chǎn);初始規(guī)劃主體設(shè)備有2座加熱爐、5臺(tái)粗軋機(jī)、9臺(tái)精軋機(jī)、2臺(tái)卷取機(jī);在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中私企考慮節(jié)省投資建成后的熱連軋主體設(shè)備有1座加熱爐、4臺(tái)粗軋機(jī)、9臺(tái)精軋機(jī)、1臺(tái)卷取機(jī)。初始規(guī)劃生產(chǎn)品種為不銹鋼：200系列 J4（0Cr15Mn9Cu2NiN）、300系列 （0Cr18Ni9-304），粗軋入口坯料厚度：150 mm，精軋機(jī)入口坯料厚度33-36mm，帶鋼寬度為650-730 mm時(shí)帶鋼厚度為2.2 - 6? mm。

在2019年1月19日現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢員巡檢中發(fā)現(xiàn)F5減速箱輸出人字齒齒輪有蹦齒現(xiàn)象，2019年6月20日停產(chǎn)檢修對(duì)F5減速機(jī)開(kāi)箱更換人字齒輪，肉眼檢查下人字齒箱體內(nèi)軸承座底座及筋板焊縫未發(fā)現(xiàn)裂紋，更換完成后于2019年7月4日投入使用。

2019年8月28日巡檢發(fā)現(xiàn)F5減速機(jī)人字齒再次出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象，9月8日停機(jī)檢修拆F5減速機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)上下人字齒傳動(dòng)側(cè)出現(xiàn)多處崩齒現(xiàn)象（見(jiàn)圖3），上人字齒操作側(cè)軸承跑外圈（見(jiàn)圖2），肉眼檢查下人字齒箱體內(nèi)軸承座底座及筋板焊縫發(fā)現(xiàn)筋板焊縫開(kāi)裂，對(duì)上下人字齒崩齒處用不銹鋼焊條補(bǔ)焊修補(bǔ)臨時(shí)處理后回裝使用，F(xiàn)5減速箱無(wú)整套備件無(wú)法整機(jī)更換。

故障原因分析

一、軋制品種：投產(chǎn)后主要軋制品種為200系列J4，柳鋼2018年收購(gòu)后開(kāi)始試軋制200系列J5，目前主要軋制品種為200系列J3、J5。

從表1中可以發(fā)現(xiàn)我們可以看到，J系列的鎳、鉻成分其實(shí)并沒(méi)特別大的差異，或者說(shuō)遞增遞減的規(guī)律。但是從碳含量、銅含量來(lái)看，是最為明顯的。銅含量：J4>J1>J3>J2>J5，碳含量：J5>J2>J3>J1>J4，含碳量越高鋼材硬度越高，因此J1-J5硬度排列：J5>J2>J3>J1>J4。

整條熱軋生產(chǎn)線設(shè)備性能在設(shè)計(jì)時(shí)是按200系列J4和300系列304設(shè)計(jì)的，而200系列硬度高于300系列。在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)軋制品種考慮的不夠全面，設(shè)備性能提升預(yù)留量小。

二、F5減速機(jī)力矩計(jì)算：F5減速機(jī)設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.75，減速機(jī)設(shè)計(jì)輸出最大力矩為171500N/m，減速機(jī)減速比1.75。

①

T（N/m）為電機(jī)力矩，E（V）為電樞電壓，I（A）為電樞電流，n（r/min）為電機(jī)轉(zhuǎn)速

F5軋機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)E=918V、I=60A、n=328 r/min

2019年10月份提取F5軋機(jī)電機(jī)數(shù)據(jù)，空轉(zhuǎn)時(shí)：E=918V、I=60A、n=328 r/min。

軋制品種J5，軋制坯料規(guī)格620mm*160mm*10000mm，軋制成品規(guī)格620mm*2.0mm，拋鋼時(shí)F5軋機(jī)電機(jī)數(shù)據(jù)：E=1000V、I=2877A、n=398 r/min。

通過(guò)2019年10月份提取F5軋機(jī)電機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算出的減速箱輸出力矩明顯小于設(shè)計(jì)軋制力矩。熱軋廠軋機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保存目前只能保存一個(gè)月的數(shù)據(jù)，2019年的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)沒(méi)有另外保存已無(wú)法提取，2019年F5減速機(jī)出現(xiàn)蹦齒問(wèn)題后已對(duì)F5減速機(jī)降低軋制力保護(hù)齒輪箱，2019年10月份提取數(shù)據(jù)計(jì)算的減速箱輸出力矩不準(zhǔn)確無(wú)實(shí)際對(duì)比意義。

三、減速箱設(shè)計(jì)分析：

F5減速機(jī)總重量14噸，減速機(jī)采用雙剖分結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1），剖分線在上輸出齒輪軸中心線上，下輸出齒輪軸傳動(dòng)側(cè)軸承底座焊接在箱體底板上（見(jiàn)圖5）、操作側(cè)軸承座在箱體上（見(jiàn)圖4），減速機(jī)為二級(jí)傳動(dòng)，減速機(jī)軸承位未設(shè)計(jì)偏心套。

優(yōu)點(diǎn)：減速機(jī)雙剖分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量相對(duì)三剖分結(jié)構(gòu)要輕、造價(jià)低。

缺點(diǎn)：減速機(jī)下輸出齒輪軸拆裝困難，需先將聯(lián)軸器法蘭拆除后才能降齒輪軸吊出，多次拆裝后軸承位磨損變形。減速機(jī)未設(shè)計(jì)偏心套在軋鋼廠現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法對(duì)齒輪咬合進(jìn)行調(diào)整。

四、減速箱返廠維修：

熱軋廠停產(chǎn)年修整機(jī)拆F5減速箱返廠維修，減速機(jī)到東力現(xiàn)場(chǎng)后拆開(kāi)減速箱根據(jù)實(shí)際情況確定維修方案。

更換下輸出齒輪軸傳動(dòng)側(cè)軸承座，下箱體底板安裝面銑3mm后補(bǔ)焊10mm鋼板，上下輸出齒輪軸操作側(cè)軸承座補(bǔ)焊6mm，補(bǔ)焊完成后對(duì)箱體進(jìn)行退火拋丸處理。退火完成后下箱體底板補(bǔ)焊的鋼板銑掉4mm，上箱體結(jié)合面銑0.5mm、下箱體結(jié)合面銑2.5mm保證減速機(jī)輸出中心線高度，，上下箱體裝配后上鏜床重新鏜孔。

下箱體拋丸除銹后發(fā)現(xiàn)下輸出齒輪軸傳動(dòng)側(cè)軸承座底座焊縫有明顯的裂紋，將焊縫用割槍吹掉后重新補(bǔ)焊，用長(zhǎng)條筋板焊接加固，現(xiàn)場(chǎng)與東力技術(shù)專家分析是下輸出齒輪軸軸向竄動(dòng)偏大造成焊縫開(kāi)裂。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)軋制品種變化、減速箱設(shè)計(jì)等方面的原因分析，得出F5軋機(jī)主減速機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)為降低成本設(shè)計(jì)安全系數(shù)偏小、減速機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先? 主編? 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第六版） 冶金工業(yè)出版社? ?2016年