某公司年產(chǎn)50萬t水泥粉磨站2005年9月份投產(chǎn)，使用的Ø3.2mx13m球磨機(jī)所配主減速器為MBG20/16型，速比10.59。在安裝與使用過程中，主減速器出現(xiàn)多次重大故障，在認(rèn)真分析設(shè)備故障產(chǎn)生的原因后，進(jìn)行了合理的改造與維修，經(jīng)過逐步完善，設(shè)備達(dá)到了使用要求。
1、增加減速器箱體基座
原設(shè)計(jì)減速器沒有安裝基座，減速器在地腳螺栓澆筑后，固定在基礎(chǔ)上，當(dāng)減速器出現(xiàn)質(zhì)量問題需拆卸時(shí)，必須割斷地腳螺栓，安裝也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，我們?cè)跍p速器下面增設(shè)了底座，以方便減速器的安裝及維修。
在減速器與混凝土基礎(chǔ)之間加一個(gè)結(jié)構(gòu)件基座，基座連接尺寸保證安裝要求，強(qiáng)度滿足設(shè)備使用要求。將原來混凝土基礎(chǔ)打開一個(gè)1.6m寬、0.4m深安裝基座的基槽；對(duì)原來的8條地腳螺栓進(jìn)行縮短處理，形成地腳螺栓與基座連接，基座與減速器連接的結(jié)構(gòu)形式。在拆卸減速器時(shí)只需把減速器與基座間的連接螺栓拆除即可方便地拉出減速器。
2、減速器結(jié)構(gòu)及性能
該減速器是單邊單傳動(dòng)，即只有一個(gè)輸出齒輪與磨機(jī)筒體上的大齒輪相嚙合，減速器結(jié)構(gòu)見圖1。
高速軸是采用雙列調(diào)心滾子軸承支撐的模數(shù)為10的斜齒輪軸；中間軸采用滑動(dòng)軸取支撐；輸出軸采用雙列調(diào)心軸承支撐，除與中間軸相嚙合的一組斜齒輪之外，輸出齒輪為模數(shù)20的直齒輪，直齒輪與輸出軸采用鼓形花鍵齒連接，齒輪內(nèi)腔與軸之間安裝2套關(guān)節(jié)軸承，這一結(jié)構(gòu)保證輸出齒輪有10的自由調(diào)心能力，增大直齒輪與磨機(jī)大齒圈（齒數(shù)為232個(gè)，模數(shù)為20，直徑為4 640.786mm）的嚙合精度。
所有裝在軸上的齒輪全部采用大過盈配合傳遞動(dòng)力，減速器配一潤滑油站對(duì)所有潤滑油點(diǎn)強(qiáng)制潤滑，潤滑油用N320號(hào)極壓齒輪油，油站配有列管式水冷卻器冷卻潤滑油。
3、減速器傳動(dòng)構(gòu)件出現(xiàn)的故障及解決措施
3.1 中間軸滑動(dòng)軸承發(fā)熱
在空載及半負(fù)荷試車時(shí)中間軸滑動(dòng)軸承頻繁發(fā)熱，最高溫度超過70℃，致使滑動(dòng)軸承合金面出現(xiàn)燒損，減速器無法連續(xù)運(yùn)行。
3 .1.1原因分析
經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，潤滑油冷卻能力不足，滑動(dòng)軸承間隙過大、接觸角位置不合適，是滑動(dòng)軸承發(fā)熱的主要原因。
1)運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量熱量，雖經(jīng)強(qiáng)制供油潤滑冷卻，但由于冷卻能力不足，導(dǎo)致滑動(dòng)軸承溫度超高。
2)滑動(dòng)軸承間隙過大，致使中間軸在滑動(dòng)軸承內(nèi)跳動(dòng)度大，很難在軸承腔內(nèi)穩(wěn)定定心運(yùn)行，不僅容易產(chǎn)生震動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)，而且不利于均勻承載潤滑油膜的形成，極易引起滑動(dòng)軸承發(fā)熱。同時(shí)，由于間隙過大，會(huì)出現(xiàn)傳動(dòng)軸理論中心距與實(shí)際中心距偏差過大，不利于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
3)滑動(dòng)軸承巴氏合金面接觸角應(yīng)該是最大受力位置，在刮研時(shí)是主要精修面，而其它位置不進(jìn)行刮研精度要求。原設(shè)計(jì)兩片滑動(dòng)軸承接觸角開在正下方，而實(shí)際情況或按受力位置分析，中間軸在運(yùn)行過程中主要受力位置不在正下方，而是在水平側(cè)面偏上部，所以，接觸角位置也應(yīng)該調(diào)整到受力位置才合適。
3.1.2解決辦法
1)調(diào)整滑動(dòng)軸承接觸角位置，減小軸與滑動(dòng)軸承間的間隙。按軸徑、減速器運(yùn)行最高溫度、潤滑油膜的合理厚度等進(jìn)行理論計(jì)算，同時(shí)結(jié)合多年處理滑動(dòng)軸承問題積累的經(jīng)驗(yàn)，直徑為中260mm的滑動(dòng)軸承間隙量為0.25～0.30mm合適，原設(shè)計(jì)的0.35～0.46mm間隙量偏大。所以，在更換滑動(dòng)軸承時(shí)，把實(shí)際間隙量調(diào)整到0.25mm。接觸角位置按理論調(diào)整到最大受力區(qū)即可。但為增大滑動(dòng)軸承的承載能力，減少單位面積上的載荷，降低摩擦面產(chǎn)生的溫度，最后決定對(duì)整個(gè)滑瓦表面進(jìn)行全部精確刮研。經(jīng)運(yùn)行使用，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲降低，效果非常理想。
2)對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。解決滑動(dòng)軸承發(fā)熱最直接的方法就是強(qiáng)制冷卻。通過對(duì)滑動(dòng)軸承瓦結(jié)構(gòu)及裝配空間的認(rèn)真研究，最后確定采用在滑動(dòng)軸承瓦上鉆孔通水的方式。改造方法見圖2。
具體步驟如下：
①在滑動(dòng)軸承瓦上均勻鉆12個(gè)通孔，水從一側(cè)孔進(jìn)入，然后在瓦內(nèi)12個(gè)圓孔通道內(nèi)循環(huán)冷卻后排出。
②在進(jìn)出水方向上，把每兩組孔中間銑出對(duì)應(yīng)的通水槽。
③在瓦兩側(cè)用精加工的6mm厚的壓圈把通水孔壓牢，壓圈與瓦間用小沉頭螺釘加AB膠粘合劑壓緊。
④進(jìn)水口與出口用M16mm螺栓鉆孔后與軟管連接進(jìn)出水管。
⑤在使用前要通水試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不低于0.5MPa。
⑥兩半瓦均采用這種形式制作，形成獨(dú)立的冷卻體。
改后效果非常好，滑動(dòng)軸承溫度比原來降低25～28%，中間滑動(dòng)軸承溫度沒有超過41℃，再?zèng)]有因?yàn)榘l(fā)熱問題停產(chǎn)。
3)加強(qiáng)潤滑油站的冷卻能力。設(shè)備自備的潤滑油站使用列管式冷卻器，冷卻面積為10m2，即使冬季氣溫在O℃以下時(shí)，供油溫度仍然會(huì)超過45℃。為了進(jìn)一步降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度，保證設(shè)備安全運(yùn)行，新增一臺(tái)8m2板式冷卻器串聯(lián)在油路上，對(duì)潤滑油進(jìn)行冷卻。這種冷卻器占地小，冷卻效果好，經(jīng)過使用，即使在夏季氣溫超過30℃時(shí)，設(shè)備供油溫度也超不過40℃，對(duì)穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行起到非常重要的作用。
經(jīng)過以上的改造及技術(shù)處理，中間軸滑動(dòng)軸承發(fā)熱問題得到徹底解決。
3.2高速軸故障分析及改造方案
減速器驅(qū)動(dòng)功率1600kW，高速軸轉(zhuǎn)速1480r/min，軸承頻繁出現(xiàn)高溫，使用壽命偏低，軸承游隙由0.15mm增大到0.50mm，嚴(yán)重超標(biāo)。
3.2.1 原因分析
減速器高速斜齒輪軸上安裝2套雙列調(diào)心滾子軸承，軸承外形尺寸為Ø170mmxØ310mmx110mm，軸承型號(hào)為23534，由瓦房店軸承廠生產(chǎn)。軸承內(nèi)外圈均用定位環(huán)進(jìn)行定位，外圈定位環(huán)被軸承端蓋壓緊，定位環(huán)與端蓋間在安裝時(shí)預(yù)留0.20～0.30mm間隙；內(nèi)圈被高速軸肩及聯(lián)軸器壓緊。高速軸完全依靠這2套軸承承載徑向力與斜齒輪傳動(dòng)的軸向力。
導(dǎo)致高速軸軸承頻繁損壞的主要原因如下：
1)用雙列調(diào)心滾子軸承承受帶有軸向力的支撐布局不合理。雙列調(diào)心滾子軸承一般安裝在只有徑向力支撐的布局中，或者小載荷的軸向布局中也有個(gè)別使用。如果在軸向力的傳動(dòng)中使用，必然會(huì)造成軸承偏離原來的球面運(yùn)行軌道，雖然是雙排滾子運(yùn)行，但實(shí)際上只有一排滾子既受軸向力又承受徑向力，另一排滾子只承受徑向力，受力傾向理論上也較小，導(dǎo)致雙排滾子磨損不均，極大降低了軸承的使用壽命。經(jīng)過幾套軸承使用后游隙檢測(cè)，2排滾子游隙相差0.03～0.06mm，充分反映出這種布局結(jié)構(gòu)的不合理。另外，由于2套軸承內(nèi)外圈均進(jìn)行定位（一般這種軸承是一側(cè)定位，另一側(cè)軸承外圈不定位處于自由狀態(tài)），并且外圈被箱體殼體壓緊，根本不會(huì)竄動(dòng)，在裝配高速軸時(shí)，根本不可能讓2套軸承滾子均在球面軌道承載中心，必然使安裝后的軸承受力不均，降低軸承的使用壽命。
2)軸承選型偏小、承載能力不夠也造成軸承頻繁損壞，有2套軸承是在潤滑完全正常的情況下，僅僅開機(jī)幾分鐘就燒壞抱死。這些問題除由于軸承裝配結(jié)構(gòu)布局不合理，造成軸承安裝時(shí)達(dá)不到軸承最佳受力狀態(tài)外，軸承承載能力設(shè)計(jì)余量太小是最主要原因。經(jīng)過計(jì)算，在1480r/min轉(zhuǎn)速時(shí)，23534軸承最大承受徑向載荷能力僅為1678～1762kW。而實(shí)際減速器輸入功率為1600kW，已經(jīng)接近軸承承載極限，尤其在啟動(dòng)過程中，在達(dá)到理論轉(zhuǎn)速之前，軸承實(shí)際承載可能超過額定承載能力，導(dǎo)致軸承在啟動(dòng)過程中就燒損。同時(shí)高速軸是斜齒輪軸，在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生6 500～8 000N的軸向力，這也減少了軸承承受徑向力的能力，增大了高速軸運(yùn)行不穩(wěn)定性的因素。
3.2.2改造方案
結(jié)合現(xiàn)有減速器箱體及高速軸的結(jié)構(gòu)，在不動(dòng)減速器箱體的情況下，把原來86mm寬的滾動(dòng)軸承改造成150mm寬的滑動(dòng)軸承，不僅增大了軸承的承載能力，而且有非常合適的布置空間，并且能對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行強(qiáng)制水冷卻，從根本上解決高速軸承溫度高、頻繁損壞的問題。用固定在高速軸上的止推板，把軸向力傳遞給滑動(dòng)軸承，實(shí)現(xiàn)高速軸軸向、徑向受力布局。同時(shí)在滑動(dòng)軸承瓦上設(shè)計(jì)有冷卻水槽，可對(duì)滑動(dòng)軸承強(qiáng)制冷卻。改后結(jié)構(gòu)見圖3。
3.2.3 改造安裝要點(diǎn)
1)充分利用減速器箱體孔的位置，在不改變箱體的情況下進(jìn)行滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)通過強(qiáng)度及承載能力的計(jì)算，內(nèi)徑為Ø170mm、寬度為150mm的雙油楔液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承許用載荷5.5～6.5kl\l，完全可以滿足高速軸承載的需要。
2)水泠卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖3所示，在滑動(dòng)軸承瓦外表面中間開一條70mmx35mm環(huán)形冷卻水通道，通過在箱體上加工連接的進(jìn)出水管，對(duì)高速軸滑動(dòng)軸承進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
3)潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖3所示，滑動(dòng)軸承的潤滑是滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。第一，油量要比滾動(dòng)軸承大；第二，存油槽的數(shù)量、位置要合適；第三，要兼顧傳遞軸向力的止推板與滑動(dòng)軸承端面的潤滑；第四，要結(jié)合實(shí)際，在有限的空間位置完成潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。兼顧以上因素后的方案為：在箱體上鉆一個(gè)Ø16mm的進(jìn)油孔向滑動(dòng)軸承供油，油量比原滾動(dòng)軸承大一倍多，潤滑油可直接進(jìn)入第一個(gè)存油槽中，在滑動(dòng)軸承瓦上用一根1800過渡導(dǎo)油管把潤滑油通人第二個(gè)存油槽中，形成雙油槽配油潤滑的結(jié)構(gòu)形式。在油槽靠近止推板一側(cè)，開Ø3mm小油孔通入端面，端面加工環(huán)形油溝，實(shí)現(xiàn)止推板與滑動(dòng)軸承端面的潤滑。
4)止推板的加工要求。止推板作為傳遞軸向力的主要部件，在加工時(shí)一定要做到：止推板內(nèi)孔留出足夠的加工余量，熱裝在高速軸上，過盈量不小于0.08mm；止推板的端面與高速軸滑動(dòng)軸承位置軸徑必須同時(shí)加工，以保證止推板的端面與軸的垂直度。最終保證滑動(dòng)軸承端面與止推板端面的平行度，否則，滑動(dòng)軸承端面因受力木均會(huì)發(fā)熱。
5)滑動(dòng)軸承瓦的加工工藝要求�；瑒�(dòng)軸承瓦是由兩半20號(hào)鍛鋼組成的整體，合口面由4條定位銷釘將2片瓦把緊定位，合口面用0.03mm的塞尺檢測(cè)不能有縫隙。由于滑動(dòng)軸承端面與止推板摩擦，所以在加工時(shí)一定要保證瓦內(nèi)孔、外圓的同軸度，同軸度的偏差不大于0.025mm；相對(duì)瓦外圓中心，端面跳動(dòng)度不大于0.025mm。滑動(dòng)軸承巴氏合金的澆灌按肯規(guī)工藝加工，采用錫基巴氏合金，保證合金層不脫落、無氣孔等缺陷即可。
6)滑動(dòng)軸承的刮研�；瑒�(dòng)軸承內(nèi)孔表面采用整面刮研方式，不刻意刮研接觸角，對(duì)瓦面多方向研磨檢查，以保證接觸精度在各方向上均勻一致。滑動(dòng)軸承與軸間的間隙為0.15～0.20mm，考慮箱體壓緊時(shí)滑動(dòng)軸承可能有微量變形，刮研滑動(dòng)軸承時(shí)間隙可取公差上限。高速軸組裝到減速箱體后，要用塞尺檢測(cè)間隙量，不能低于0.15mm，否則要拆下重新刮研。刮研好瓦內(nèi)孔后再刮研端面，把軸豎起研磨軸承端面，直至端面與止推板完全接觸。
7)高速軸安裝�；瑒�(dòng)軸承刮研好后，2片滑動(dòng)軸承抱在軸上打好定位銷組裝一體，把導(dǎo)油管安裝好，進(jìn)行0.5 MPa以上的壓力試驗(yàn)無滲漏方可安裝�；瑒�(dòng)軸承瓦背面要涂密封膠，防止水套中的冷卻水滲漏，在半面減速器箱體上調(diào)整止推板與滑動(dòng)軸承端面的間隙量，保證兩側(cè)間隙之和在0.30～0.50mm，然后對(duì)減速器進(jìn)行組裝。檢測(cè)猾動(dòng)軸承徑向游隙合適后，精確測(cè)量滑動(dòng)軸承與軸向密封端蓋的間隙值，磨定位隔環(huán)端面，壓緊滑動(dòng)軸承端面密封端蓋，保證滑動(dòng)軸承軸向無竄動(dòng)。
8)檢測(cè)試車。高速軸安裝后要保證軸向竄動(dòng)量在0.30～0.50mm，徑向游隙為0.15～0.20mm。具體檢測(cè)辦法如下：在電動(dòng)機(jī)端聯(lián)軸器沒有組裝之前，用斜鐵撐聯(lián)軸器間的縫隙，用百分表在另一端測(cè)量軸的竄動(dòng)值，取最大值為軸向游隙量，徑向游隙用塞尺檢測(cè)，檢測(cè)合格后安裝端蓋。安裝外部潤滑油管道時(shí)一定要對(duì)
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