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推鋼機蝸輪蝸桿減速機的故障分析與解決方法

2015-03-27 11:32:56 格魯夫機械 www.kamijm.cn 點擊數:
推鋼機蝸輪蝸桿減速機的故障分析與解決方法

本文以板材公司的實際情況為例,重點介紹蝸輪蝸桿傳動失效形式給減速機帶來的故障。針對故障原因分析、查找、修復、改善和解決,以延長減速機的壽命,確保設備的正常運轉。

       推鋼機電機帶動蝸輪蝸桿減速機,減速機帶動主動輪,主動輪帶動推頭,從而實現將鋼坯推入加熱爐的動作。在推鋼機整個傳動系統中蝸輪蝸桿減速機是最重要的環節,它不但將動力傳動到工作單元,也還承擔重載荷。在一次重大故障中,因推鋼機減速機蝸輪蝸桿傳動失效,輪齒磨損( 齒厚只剩原齒的 15%左右) 。

一、推鋼機蝸輪蝸桿減速機的傳動原理

       減速機由輸入軸,雙頭環面蝸桿軸,蝸輪軸及箱體幾大部件組成。傳動原理: 由輸入軸斜齒輪帶動與其相嚙合的蝸桿軸的斜齒輪進行傳遞給蝸桿,再由蝸桿傳遞給蝸輪最終達到動力的傳遞和實現傳動比為 1: 68 的減速運動。

       蝸輪蝸桿傳動特點: 一是傳動比大,結構緊湊,重量輕。二是傳動平穩,無噪音。因為蝸桿齒是連續不間斷的螺旋齒,它與蝸輪齒嚙合時是連續不斷的,蝸桿齒沒有進入和退出嚙合的過程,因此工作平穩,沖擊、震動、噪音小。三是有自鎖性。蝸桿的螺旋升角很小時,蝸桿只能帶動蝸輪傳動,而蝸輪不能帶動蝸桿轉動。四是蝸桿傳動效率低,一般認為蝸桿傳動效率比齒輪傳動低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動,其效率在 0. 5 以下,一般效率只有 0. 7 ~ 0. 9。五是發熱量大,齒面容易磨損,成本高。

二、蝸桿傳動系統失效形式

蝸輪蝸桿傳動中,由于材料和結構上的原因,蝸桿螺旋部分的強度總是高于蝸輪輪齒強度,所以失效常發生在蝸輪輪齒上。由于蝸桿傳動中的相對速度較大,效率低,發熱量大,所以蝸桿傳動的主要失效形式是蝸輪齒面膠合、點蝕及磨損。

三、故障原因分析

以一次重大蝸輪磨損故障為例,在蝸輪傳動失效后不能帶動推臂傳遞動力。對這一故障具體進行分析:

( 一) 開蓋檢查。一是蝸輪輪齒磨損嚴重( 如圖 1) ,所剩無幾,蝸輪蝸桿不能正常嚙合。二是潤滑油里含有大量的銅粉、雜質。三是蝸輪軸兩端兩盤軸承磨損嚴重、損壞,輸出端密封處磨損,漏油。四是刮油板磨損變形。五是蝸桿軸軸向竄動量超標。  

( 二) 失效原因分析:

      一是軸承的損壞直接影響蝸輪蝸桿的正常嚙合,也就是說失去了蝸輪蝸桿正常工作所具備的幾項技術要求。潤滑油由于雜質較多,潤滑效果變差,不能正常形成油膜,增加蝸輪蝸桿的磨損。蝸輪蝸桿載荷過大,頻繁啟動,強行摩擦,加劇磨損。二是軸承的損壞原因。一種是裝配軸承時,裝配調整不當,軸向竄動量過大。軸承壓蓋螺栓預緊力不均勻,螺栓松動。另外,潤滑油不能正常通過刮油板進行導流,潤滑油不能到達軸承位進行潤滑,溫度

升高,材料硬度降低,產生粘連或磨損,最后導致軸承損壞。三是刮油板磨損變形。刮油板為銅質材料,正常情況下,刮油板不受力,只與蝸輪齒側端面產生輕摩擦,進行潤滑油的引流。潤滑油經過油槽流進軸承進行潤滑。蝸輪軸軸向竄動量較大,蝸輪軸就會下沉,工作中帶有載荷運動時會產生側向偏移。當蝸輪軸軸向偏移量大于 2mm 時,刮油板抵抗不了蝸輪的偏移,導致刮油板變形、磨損或位置后移,而另一端脫離蝸輪不能導流,軸承潤滑不良,造成磨損。四是由于蝸桿材料硬度高,耐磨性好,蝸輪材料為鑄鋁青銅,材質較蝸桿軟,磨損只能在蝸輪上產生。

四、故障處理及預防

處理方法是更換蝸輪蝸桿做到整套使用,達到良好的嚙合精度及接觸精度。

( 一) 在裝配前對減速箱箱體及蝸輪蝸桿進行徹底的清洗和清理。軸承在裝配時應涂上潤滑脂,防止潤滑不到位,產生干摩擦。蝸桿軸承包端部軸承用壓鉛法測量軸承游隙。在壓鉛過程中,用力不要過大,對稱預緊要均勻。測出兩鉛皮最薄處的厚度即為軸承間隙值,再加上 0. 05 ~0. 1mm 的游隙量,選取厚度合適的墊片,涂上密封膠進行安裝緊固。裝配后軸承轉動應靈活,軸承游隙應符合標準值。

( 二) 裝配中,根據圖紙要求,先將蝸桿軸在軸承包及箱體面之間加上 2mm 的墊片,預緊,待調整軸向間隙。雙頭環面蝸桿必須進行軸向位置的調整。與圓柱蝸桿不同,圓柱蝸桿一般對軸向位置要求不嚴格。裝配后進行手動盤車,旋轉靈活無卡滯現象。然后將蝸輪裝入減速機箱體,蝸輪軸吊運下落時,應緩慢平穩,最后要用吊鏈進行下落,防止蝸輪蝸桿撞擊,造成蝸輪塑性變形。蝸輪安裝到位后,用壓鉛法調整蝸輪軸軸承間隙,保證蝸輪軸軸向竄動量在 0. 05 ~0. 1mm 范圍內,然后給蝸輪齒面涂色,手動盤車顯點,根據顯點位置不同調整方法也不同。當顯點偏向一側較多時,調整蝸輪軸的軸向位置,軸承間隙暫不調整。只要把顯點另一側軸承包端部墊片撤出一定量,加到顯點方向端部,進行緊固,再進行研點,按照上述方法調整到顯點正常后為止。當顯點偏移向齒根部時,調整蝸桿軸的軸向位置,也根據研點調整法進行調整,直到顯點在節線位置上下均勻,稍偏向旋出方向為正常。

( 三) 裝配后,檢查蝸輪的嚙合側隙??捎檬直P輸入軸,在蝸輪不動的情況下,觀察蝸桿旋轉的角度,來測出齒側間隙。齒側間隙過小,潤滑不好,嚙合過緊,轉動費力,有卡滯現象,出現此種現象應下機進行修復。齒側間隙要適當,蝸桿軸帶動蝸輪軸旋轉靈活,無死點。

( 四) 調整檢測完畢,加入 N460 極壓蝸輪蝸桿油,高度在標尺范圍內,對刮油板進行改造。刮油板由厚銅板改造為薄鋼片,并制作出一定的角度,由一定的壓力固定在支架上,保障刮板與蝸輪齒側端面接觸,能順利將潤滑油引流。

( 五) 在新蝸輪蝸桿制作加工時減小齒面的表面粗糙度。

( 六) 要做好日常維護與保養,發現問題及時處理或上報。檢查項目如下: 一是檢查輸入軸、蝸輪軸、蝸桿軸在動態下軸向竄動是否超標。二是潤滑油油量是否充足,潤滑油是否含有磨削雜質等。三是檢查蝸輪的磨損狀況,減速機在運行過程中,有無噪音和振動。

       通過上述故障現象、原因分析和解決方法,在蝸輪蝸桿減速機裝配時,要遵循蝸桿傳動的五項技術要求: 一是蝸桿軸心線應與蝸輪軸心線相互垂直( 由機加工保證,安裝前要檢測) 。二是蝸桿軸心線應在蝸輪輪齒的對稱中心平面內( 通過調整蝸輪軸向位置保證) 。三是蝸輪蝸桿軸的中心距要準確( 箱孔中心距與機加工有關,手工無法修復,需要嚴格測量) 。四是有適當的齒側間隙( 可用手旋轉蝸桿,根據空程量的大小,來判斷側間隙) 。五是有正確的接觸斑點( 接觸斑點應在蝸輪中部,稍偏于蝸桿旋出方向,接觸面積在 60% 以上) 。

       減速機裝配后進行連續運轉試驗,在額定轉速和額定載荷下進行試車,正反方向跑合時間均不得小于 2 小時,潤滑油溫升控制在 80 攝氏度以下,試車時各密封處不能漏油,試車合格后,清除箱體內的油及雜質,重新加油再做整體試車。

五、結語

      推鋼機蝸輪蝸桿減速機經過檢修后,以上問題得以有效解決,起到了良好的效果,齒面嚙合接觸良好,延長了減速機的使用壽命,有效保障了設備的正常運轉。

關鍵詞: 蝸輪蝸桿 減速機
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