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        齒輪減速機維護

        2022-01-10 07:57:20魏長柏李濤
        冶金設(shè)備 2021年6期
        關(guān)鍵詞:百分表游隙減速機

        魏長柏 李濤

        (河鋼集團承德鋼鐵分公司 河北承德067000)

        1 前言

        齒輪減速機(以下簡稱減速機)是機械傳動的重要組成部分,是一種封閉在箱體內(nèi)的齒輪或蝸桿傳動所組成的獨立傳動裝置,通常應(yīng)用于原動機和工作機之間,具有傳遞大扭矩和改變軸線之間相互關(guān)系的作用,因此被大量應(yīng)用。作為傳動機構(gòu),減速機在現(xiàn)實中具有非常重要的作用,如其中一臺減速機出現(xiàn)故障,將造成停產(chǎn)并產(chǎn)生大量的故障時間,造成損失。因此,減速機的維護是設(shè)備維護工作重點[1],減速機的日常點檢、維修內(nèi)容需要一些方法、以及很高的檢查標(biāo)準以保證其檢修質(zhì)量,確保減速機在使用周期內(nèi)不出故障。

        2 故障分析

        在減速機使用過程中的故障檢測方法一般分為:聽音、測溫、測振、螺栓緊固、模型診斷[2]。在大多數(shù)的實際工作中,前四種方法被大量的應(yīng)用。減速機的故障診斷是一個在現(xiàn)場的實際工作中逐步積累的過程,需要大量的工作經(jīng)驗才能準確判斷故障原因。在故障原因被找到以后,減速機將利用檢修時間下線維修。立式軋機減速機如圖1所示。

        圖1 某軋鋼廠立式軋機減速機

        故障實例:在正常軋鋼速度下,無鋼坯通過時,減速機表現(xiàn)出不規(guī)則,間斷的異聲;當(dāng)鋼坯通過時聲音變?yōu)槊黠@的、濃厚的嗡嗡聲;測量的速度振動值為4.4mm/s,數(shù)值超過正常范圍上限;各部位軸承溫度52℃,在規(guī)定的報警范圍內(nèi);各部位螺栓無松動現(xiàn)象。

        故障原因:通過檢查發(fā)現(xiàn),2段齒輪軸與傘齒輪接觸部位存在錯位現(xiàn)象。初步判斷故障原因為2段齒輪軸鍵槽磨損、連接件鍵磨損、傘齒輪鍵槽磨損。

        修復(fù)過程及處理方法:減速機下線解體,更換2段齒輪軸一根、更換傘齒輪一對,其他附件根據(jù)測量結(jié)果進行更換。

        3 故障判斷與維修

        3.1 減速機下線

        下線前檢查事項:電機與減速機的聯(lián)軸器是否脫開、減速機與底座連接螺栓是否松開、各介質(zhì)管路是否脫開并保證無干涉、其余附屬工作準備到位[3]。同時有一個重要的事項,應(yīng)在底座上焊接減速機箱體定位塊或者頂絲,有了定位塊和頂絲,在減速機修理完畢安裝時可以確保其位于正確的工作位置上,利于減速機位置的調(diào)整。

        3.2 減速機修理

        減速機在工作位置吊運至修理區(qū)域后則進入了線下修理的過程,以下對修理過程進行簡述。

        3.2.1 解體

        吹掃箱體,保證減速機表面無雜物及灰塵、避免在解體過程中發(fā)生異常。

        拆除箱體附屬管路、拆除相應(yīng)部位連接螺栓。在此過程中應(yīng)對照圖紙檢查,因減速機在箱體內(nèi)部有時也存在連接螺栓,如不拆除會對后續(xù)工作造成返工。螺栓及附屬管路拆除后應(yīng)放入固定存放區(qū)[4],并對其進行檢查清理,螺栓除銹、浸油,保證上線時無異常。

        3.2.2 零件檢查與測量

        箱體分離后,減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)。首先應(yīng)對其備件進行初步檢查:

        齒輪、軸檢查,內(nèi)容包括:齒面燒傷、點蝕、磨損、斷齒、裂紋等;同時轉(zhuǎn)動快速軸,檢查齒輪是否與對應(yīng)軸存在相對位移,以確保鍵槽及鍵無異常。

        軸承檢查,內(nèi)容包括:點蝕、保持架損壞、燒傷、輥子表面金屬剝落、生銹等。

        箱體檢查,內(nèi)容包括:裂紋、焊口開裂等。

        初步檢查完畢后,可以決定減速機更換零件的一部分內(nèi)容,剩下的更換內(nèi)容需要對減速機數(shù)據(jù)進行測量而決定,同時此數(shù)據(jù)也是減速機上線后數(shù)據(jù)的一個參照。

        測量內(nèi)容:

        (1)齒側(cè)隙。安裝齒輪側(cè)間隙,是指一對嚙合齒輪的非工作表面,沿法線方向的距離。一對安裝的嚙合齒輪必須留有齒側(cè)間隙,以補償齒輪制造與安裝時的精度公差,以及傳遞載荷時的彈性變形和由于受溫度影響的變形,并可貯存一定量的潤滑油,以改善齒輪表面的潤滑狀態(tài)[5]。通常齒輪的側(cè)間隙在確保正常使用的情況下越小越好,在制造時是根據(jù)齒輪所使用要求的精度等級來設(shè)計的。

        齒輪標(biāo)準保證側(cè)間隙是基本的側(cè)間隙規(guī)范。對于冶金機械設(shè)備的閉式傳動采用Dc,對于開式傳動則采用較大側(cè)隙De,可根據(jù)表1、表2、表3查取。

        表1 圓柱齒輪的保證側(cè)間隙

        表2 圓錐齒輪的保證側(cè)間隙

        表3 蝸輪傳動的保證側(cè)間隙

        齒輪側(cè)間隙增大,是由于齒輪磨損產(chǎn)生的。側(cè)間隙的調(diào)整如有偏心套杯,可進行微調(diào),如無偏心套杯,側(cè)間隙無法調(diào)整。因此在綜合備件費用的情況下,允許側(cè)間隙適當(dāng)增大,最大側(cè)間隙為安裝間隙的2~3倍。同時,在側(cè)間隙范圍正常情況下,還應(yīng)對照圖紙測量齒輪的磨損量,表4為磨損范圍。

        表4 磨損范圍

        齒輪側(cè)間隙的測量方法日常中分為兩種:壓鉛法、百分表法[6]。

        壓鉛法:選擇合適的軟鉛絲,沿從動齒輪一直輪齒的齒寬方向?qū)?段鉛絲等距離使用油脂黏貼在該齒輪上,注意在實際工作中,齒寬在200mm以下,可黏貼2斷鉛絲,同時鉛絲的長度不應(yīng)短于5個齒。然后轉(zhuǎn)動齒輪,經(jīng)擠壓后軟鉛絲變扁其壓扁處即為齒輪的實際頂間隙,齒面?zhèn)茹U絲厚度和即為側(cè)間隙,注意測量時應(yīng)使用外徑千分尺,測量位置為鉛絲最薄處。缺點為費時,測量不是很準確,優(yōu)點為可測量出頂側(cè)間隙,在實際應(yīng)用中大量應(yīng)用。

        百分表法:固定好百分表,將百分表指針垂直于齒面,輕輕反復(fù)轉(zhuǎn)動齒輪,百分表讀數(shù)即為齒輪側(cè)間隙。較壓鉛法優(yōu)點為測量結(jié)果準確,省時。需要測量精密尺寸時被大量應(yīng)用。

        現(xiàn)場實際工作中,為了互相驗證其測量結(jié)果,往往兩者同時使用。

        對于上例減速機,按照每段軸距,進行測量,其中3段軸與4段軸軸距為180mm,則理論間隙為0.17mm,實際側(cè)間隙為0.42mm,證明3段軸與4段軸齒輪側(cè)隙正常。

        (2)齒接觸。齒輪嚙合時,齒的工作表面因互相滾壓而留有可見的痕跡,所顯示的接觸斑點可以判斷齒輪傳動的裝配質(zhì)量,齒輪嚙合是否正確。齒接觸標(biāo)準按精度等級選定見表5。

        表5 齒接觸標(biāo)準精度等級

        測量方法:通常用紅鉛油薄而均勻的涂抹在小齒輪的齒面上,并且涂抹位置應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)動方向涂抹在受力面上,按正確的轉(zhuǎn)動方向快速轉(zhuǎn)動齒輪,檢查大齒輪表面著色情況。接觸率應(yīng)符合表4中情況,不符合應(yīng)繼續(xù)檢查或者更換備件。

        (3)軸承游隙。

        徑向游隙,軸承不同等級的原始側(cè)間隙值可根據(jù)軸承類型、孔徑從軸承樣本中查取。檢查過程中,測量值不允許大于2倍的原始徑向游隙。測量時需使用塞尺進行檢測。

        軸向竄動量。通常稱其為軸承軸向游隙,對裝配間隙不可調(diào)整的滾動軸承,因受熱膨脹產(chǎn)生軸向移動,這樣因內(nèi)外圈相對移動而使軸承徑向間隙減?。?]。甚至使?jié)L動體在內(nèi)外圈之間卡住,故在裝配時,常將雙支承中的其中一個軸承和其端蓋之間留有軸向間隙a。

        式中:L—軸承間的距離,mm;

        ?—線膨脹系數(shù);

        Δt—軸工作溫度與環(huán)境溫度之差值,℃。

        實際應(yīng)用時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)a取0.25mm~0.40mm。當(dāng)a>1mm時,應(yīng)進行更換。

        對間隙可調(diào)整的滾動軸承,在裝配確定調(diào)整必要的間隙時,是通過軸承和其端蓋之間的墊片來進行調(diào)正的,其墊片是金屬的[8]。當(dāng)a>1mm時應(yīng)進行調(diào)正或更換。

        軸承的徑向游隙,可在軸承樣本中套取,軸向游隙則需要根據(jù)徑向游隙計算出,如表6列出所示。

        表6 軸向游隙

        Yo值可在軸承樣本中查取。

        測量方法為百分表法。軸承端蓋應(yīng)緊固牢靠,取值為軸向運動后百分表測量值差的絕對值。

        根絕上述檢查及測量過程,就可以對減速機的所有主要零件是否存在故障有了認識,根據(jù)問題情況進行逐步更換處理。

        4 裝配

        4.1 減速機的組裝

        根據(jù)上述檢查及測量過程,對減速機的所有主要零件是否存在故障有了認識,根據(jù)問題情況進行逐步更換處理。

        上述事例中,更換2段齒輪軸一根、更換傘齒輪一對,并且根據(jù)測量結(jié)果對快速軸軸承31330、NU2332、31232及24132進行更換。更換過程中,首先應(yīng)對備件各個尺寸校合,使其符合圖紙要求,其次對各個備件進行清理,去除零件表面保護層等,最后按照適合的方法對齊安裝。

        清理過程中不應(yīng)使用角磨機,應(yīng)使用細砂紙進行打磨,最大限度的保護原有零件尺寸。

        齒輪裝配方法分為熱裝法、冷裝法?,F(xiàn)場實際中,因液氮的使用存在危險,同時可能存在無材料現(xiàn)象,往往熱裝法被大量應(yīng)用,但是冷裝法裝配更結(jié)實,更無污染。

        齒輪的熱裝最高能加熱到多高溫度,取決于過盈量大小。通常齒輪與軸之間有兩種配合,一種是帶鍵槽,另一種是完全過盈-不帶鍵槽。通常情況下,根據(jù)齒輪材質(zhì),加熱到150℃~180℃情況下,齒輪就可裝入軸上,但是實際中,為了確保裝配無異常,需要計算齒輪的熱膨脹量,保證漲出量大于原有過盈量的10絲即可。可根據(jù)公式進行計算:考慮到低溫回火,熱裝溫度也不應(yīng)高出計算溫度30℃~40℃。加熱過程中,應(yīng)用溫度計實時測量溫度,保證不超過計算溫度,并且采用定尺法檢測其實際尺寸是否符合。裝配中,應(yīng)穩(wěn)、準、狠、快速的裝入,并且裝入后立即將壓蓋鎖住,同時采用自然冷卻的方法,不能使冷水冷卻,使其淬火。環(huán)類金屬零件的熱膨脹了計算公式:

        式中:Δd—直徑膨脹量,mm;

        a—材料的膨脹系數(shù),值為1.25×10-5/℃;

        d0—初始直徑,mm;

        t1,t0—變化后的溫度和初始溫度,℃。

        軸承的裝配方法包括錘擊法、液壓機裝配法、熱裝法?,F(xiàn)場實際應(yīng)用中,熱裝法被大量應(yīng)用。熱裝法局勢將軸承放入油中進行加熱到一定溫度,使軸承內(nèi)孔膨脹后在裝配到軸上。實際中,軸承一般的加熱溫度達到80℃~110℃就可達到軸承的裝配要求,溫度不能超過120℃,超過120℃后軸承材質(zhì)性能將發(fā)生變化。為了保證安裝順暢,安裝前需用游標(biāo)卡尺進行定尺測量,保證其順利進入?,F(xiàn)高科技發(fā)展,軸承加熱器也可代替油加熱,其特點是升溫快,無污染,但是油加熱的溫度均勻性、可靠性、潤滑性又是軸承加熱器無法取代的。

        各個零件裝配完畢后,就需上線對減速機進行組裝,需要注意,組裝前務(wù)必對減速機內(nèi)部油路進行吹掃,保證供油的順暢,保證每個供油點無異常。

        減速機組裝完畢后,就是對各種數(shù)據(jù)的測量,以保證上線后無異常,其過程就是重復(fù)拆卸過程中的步驟,對安裝數(shù)據(jù)進行校合,并對數(shù)據(jù)進行記錄,其方法是對照拆卸步驟校合尺寸。

        裝配完畢后,進行封箱。封箱中,箱體結(jié)合面密封通常采用密封膠密封,型號一般為樂泰587粘合劑,涂抹過程中,密封膠不可涂抹太厚,保證其壓實后厚度為0.05mm即可。封箱完畢后需對各連接螺栓進行檢查,是否可靠緊固,并且用塞尺對箱體集合面進行檢查,保證其縫隙不可超過0.05mm即可。檢查附屬管路是否可靠連接,并且連接之前一定對進行吹掃。

        4.2 減速機上線

        線下減速機組裝完畢后,減速機即將上線,上線過程中主要注意兩點,一是減速機與電機的同軸度及平行度的調(diào)整,二是減速機地腳螺栓的緊固。

        同軸度與平行度的調(diào)整方法,現(xiàn)場中主要運行兩種,分別為三坐標(biāo)測量法及百分表法,但是往往百分表法在現(xiàn)場實際檢修中被大量的應(yīng)用。百分表法又采用的是雙表法進行測量,以保證同軸度及平行度同時進行調(diào)整。百分表法檢測過程中保證其中一端可靠固定,另一端繞軸座圓周運動,對測量的差值用加墊法對減速機進行調(diào)整。同軸度與平行度的要求在0.05mm之內(nèi),以保證轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性。

        地腳螺栓為保證其可靠緊固,需對其預(yù)緊力進行計算,

        擰緊力矩計算公式為:

        式中:d—螺栓公稱直徑,mm;

        F—預(yù)緊力,N;K—擰緊力系數(shù)。

        一般規(guī)定擰緊后螺紋連接件預(yù)緊力不得大于其材料的屈服點σs的80%,預(yù)緊力F計算公式為:

        式中:σs—螺栓材料的屈服點,MPa;

        As—螺栓公稱應(yīng)力截面積,mm2。

        標(biāo)準數(shù)據(jù)查表即可。

        減速機安裝完畢后,附屬管路進行安裝,現(xiàn)場實際中,法蘭的連接有時會使用膠皮墊進行密封,此種方法應(yīng)盡量避免,可能造成油路堵塞,使減速機故障頻發(fā)。

        4.3 減速機調(diào)試。

        減速機安裝完畢后,需對減速機進行調(diào)試。調(diào)試前還需檢查減速機各個潤滑部位的潤滑,確保供油正常。根據(jù)電機實際轉(zhuǎn)數(shù),應(yīng)分階段、分時間進行運轉(zhuǎn),譬如10%轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)20min,20%轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)10min,50%轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)10min,80%轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)10min,100%轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)2h以對其進行烤機,在轉(zhuǎn)動過程中,輔以各種檢測聽音、測溫、測振,以保證無異常??緳C完畢后,還需打開窺視孔對減速機齒輪、軸承等進行檢查。

        5 結(jié)束語

        為進一步保障齒輪減速機工作效率,在日常工作中還需要相關(guān)工作人員以檢查、組裝、找正為關(guān)鍵點,運用正確的方法、嚴格的標(biāo)準、認真的態(tài)度,保證減速機維修質(zhì)量,做好齒輪減速機故障的排查和保養(yǎng)工作,為機械生產(chǎn)的高質(zhì)量實施保駕護航。

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