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浅谈棒材中轧机减速机常见故障及维修方法 【摘要】对棒材中轧机减速机常见故障及维修方法分析，重点对减速机各个零件的配合进行计算，得出零件之间的装配、传动关系，从而能对减速机进行更好的维护的研究。【关键词】立式轧机、水平轧机、漏油、齿轮、故障引言：为提高棒材中轧机减速机的使用寿命和可靠性，研究在使用条件下的常见故障及维修方法是十分重要的。齿轮的安装和疲劳是引起部件损坏的主要原因；所以，对设备安装和疲劳所产生的作用日益重视。减速机的齿轮传动是利用主、从两齿轮间轮齿的直接接触（啮合）来传递运动和动力，在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用相当广泛，几乎在各式的机械传动系统中都得到应用；减速机是一种由封闭在箱体内的齿轮组成的传动装置，他通过一定的传动比，将电机的转矩和转速进行转换，达到减速增矩的目的，以适应轧钢机的工作需要。本文主要对棒材轧机减速机的结构组成、传动原理、常见故障及装配维修方法进行了粗浅的研究和分析。 轧机减速机是轧钢设备中的重点设备，其作用是将电动机的转速转矩变为轧辊所需的转速和转矩，因此，对减速机进行全面的分析，了解减速机的故障，找出故障原因，确定装配及维修的方法。可使学生在应用知识和技能解决实际问题的过程中，检查自己专业知识和技能的掌握程度，查缺补漏，进一步提高专业知识和技能的应用水平，同时可培养高技能人才所必须具备的严谨认真、踏实合作的工作态度。1.1减速机结构及传动分析减速机是原动机和工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。减速机主要有传动零件锥齿轮、圆柱齿轮、轴、轴承、箱体及其附件所组成。圆锥齿轮（特别是大直径、大模数的斜齿圆锥齿轮、直齿圆柱齿轮）加工较困难，所以一般只在需要改变轴的布置方向时采用，并尽量在高速级,且限制传动比，以减小大锥齿轮的直径和模数，轮齿可做成斜齿，用于两轴垂直相交的传动中。圆柱齿轮减速器是通过装在箱体内的一对啮合齿轮的转动，动力从一轴传至另一轴，实现减速的动力由电动机通过皮带轮传送到齿轮轴，然后通过两啮合齿轮（小齿轮带动大齿轮）传送到轴，从而实现减速之目的。 2.1减速机轴系零件装配方法分析2.2立式轧机第轴装配分析（小锥齿轮轮轴）左轴承采用一对正装圆锥滚子轴承，内圈与轴为140n6,属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值，表81向心轴承，得140；外圈与套杯为250G7,属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值，表81向心轴承，得250。双列圆柱滚子调心轴承，内圈与周围为170n6,属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值，表81向心轴承，得170 ；外圈为260H7，属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值，表81向心轴承，得260。锥齿轮轴分度圆为432。第轴装配分析（第二级斜齿圆柱齿轮轴）第轴上安装有第一级大锥齿轮，其配合尺寸为170H7/r6，属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值，表15孔的基本偏差数值，得170H7/r6。锥齿轮轴分度圆为203.478。两边用双列圆柱滚子轴承支撑，内径160n6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值表、表81向心轴承，得160；外圈270H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值，表15孔的基本偏差、表81，得270。双列圆椎滚子轴承，内径150n6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值表、表81向心轴承，得150；外圈与轴为225G7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔基本偏差数值、表81向心轴承，得225。第III轴装配分析第III轴上安装有第二级斜齿圆柱齿轮为，其配合尺寸为230H7/s6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔的基本偏差数值，得230H7/S6。两边用双列圆柱滚子调心轴承支撑，内径200p6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得200；外圈与轴为310H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔基本偏差数值、表81向心轴承，得310。齿轮轴斜齿轮分度圆405。双列圆柱滚子调心轴承，内径为260p6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得260；外圈360H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15孔基本偏差数值、表81向心轴承，得360。第IV轴装配分析双列圆柱滚子调心轴承，内径为200p6属于基孔制配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得200；外圈为310H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15空基本偏差数值、表81向心轴承，得310。斜齿锥齿轮轴齿轮分度圆为405。双列圆柱滚子调心轴承，内径为260p6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得260；外圈360H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15孔基本偏差数值、表81向心轴承，的360。端盖处，其配合尺寸270H7/f8属于基孔制间隙配合，查表查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔基本偏差数值，得270H7/f8。端盖处，其配合尺寸310H7/f8属于基孔制间隙配合，查表查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔基本偏差数值，的310H7/f8。端盖处，其配合尺寸265H7/f6属于基孔制间隙配合，查表查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔基本偏差数值，的265H7/f6。粗中轧区8V400轧机联合减速机运动分析电机转速范围 n电=5501200r/min 总速比 i总=7.625减速机输出轴的转速范围：n出=n电入/i总减=400/7.652=52.459（r/min）n出=n电入/i总减=1200/7.625=156.82(r/min) 所以输出轴的转速范围52.459156.82r/min减速机输出轴的转矩范围：查表的：联轴器的效率：=0.99、第一级齿轮的效率：=0.96、第二级齿轮的效率：=0.95、万象轴节：=0.95电动机的功率：907KW 轧机的转速：52.459156.82r/min轧机功率：P=P= 9070.990.950.960.95=739.06kw轧机最大转矩：=9550/n=9550739.06/52.459=134.5kN.m轧机最小转矩：=9550/n=9550739.06/156.82=45 kN.m轧机的转矩范围：45134.5 kN.m2.2.1水平轧机第轴传动分析(小锥齿轮轮轴传动)锥齿轮轴两边用相同规格双列调心滚子轴承支撑，内径140n6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，的140；外径225H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15孔基本偏差数值、表81向心轴承，得225。双列圆柱调心滚子轴承支撑，内径140n6 ，外径225H7。圆柱斜齿轮轮轴分度圆179。175第II轴斜齿齿轮装配分析第II轴斜齿两边用相同的规格的双列圆柱调心滚子支撑，两边用双列圆柱滚子轴承支撑，内径160n6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值表、表81向心轴承，的160；外圈270H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值，表15孔的基本偏差、表81向心轴承，的270。斜齿圆柱齿轮，其配合尺寸170H7/s6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔基本偏差数值，得270H7/s6。斜齿齿轮轴分度圆2880。842。双列圆柱滚子轴承，内径160n6 ，外圈270H7。第III轴斜齿齿轮装配分析双列圆柱滚子调心轴承，内径为190n6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得190 ；外圈290H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15孔的基本偏差、表81向心轴承，的290。斜齿圆柱齿轮，其配合尺寸为230H7/s6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表15孔的基本偏差数值，得230H7/s6。斜齿圆柱齿轮轴的分度圆405。双列圆柱调心滚子轴承支撑，内径为260p6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得260；外径为360H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15孔的基本偏差、表81向心轴承，得360。第IV轴斜齿齿轮配合两边用双列圆柱圆柱滚子调心轴承，内径为200n6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得200；外径为310H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15空基本偏差数值、表81向心轴承，得310。斜齿圆柱齿轮轴分度圆为405。双列圆柱滚子调心轴承支撑，内径为260p6属于基孔制过盈配合，查表12标准公差、表14轴基本偏差数值、表81向心轴承，得260；外径为360H7属于基轴制间隙配合，查表12标准公差、表15孔的基本偏差、表81向心轴承，得360。粗中轧区7V400轧机联合减速机运动分析4电机转速范围 n电=4501200r/min 总速比 i总=10.67减速机输出轴的范围：n出=n电入/i总减=450/10.67=42.174（r/min）n出=n电入/i总减=1200/10.67=112.464(r/min)所以输出轴的转速范围42.174112.464r/min 减速机输出轴的转矩范围：查表的：联轴器的效率：=0.99、第一级齿轮的效率：=0.97、第二级齿轮的效率：=0.95、万象轴节：=0.95电动机的功率：907KW 轧机的转速：42.174112.464r/min 轧机功率：P=P= 9070.990.950.970.95=746.76kw轧机最大转矩：=9550/n=9550746.76/42.174=169. 1kN.m轧机最小转矩：=9550/n=9550746.67/112.464=63.3 kN.m轧机的转矩范围：63.3169. 1kN.m 2.2.2装配分析 1、 清洗轴承及相关零件，对已经脂润滑的轴承及双侧有油封或防尘盖，密封圈轴承安装前无需清洗。 二、检查相关零件的尺寸及精加工情况 三、安装方法轴承的安装应根据轴承结构，尺寸大小和轴承部件的配合性质而定，压力应直接加在紧配合的套圈端面上，不得通过滚动体传递压力，轴承安装一般采用如下方法：二、轴承的安装：轴承的安装必须在干燥、清洁的环境条件下进行。安装前应仔细检查轴和外壳的配合表面、沟槽和连接表面的加工质量。所有配合连接表面必须仔细清洗并除去毛刺，铸件未加工表面必须除净型砂。轴承安装前应先用汽油或煤油清洗干净，干燥后使用，并保证良好润滑，轴承一般采用脂润滑，也可采用油润滑。采用脂润滑时，应选用无杂质、抗氧化、防锈、极压等性能优越的润滑脂。轴承安装时，必须在套圈端面的圆周上施加均等的压力，将套圈压入，不得用鎯头等工具直接敲击轴承端面，以免损伤轴承。在过盈量较小的情况下，可在常温下用套筒压住轴承套圈端面，用鎯头敲打套筒，通过套筒将套圈均衡地压入。如果大批量安装时，可采用液压机。内圈端面与轴台肩端面压紧，不允许有间隙。当过盈量较大时，可采用油浴加热或感应器加热轴承方法来安装，通过加热轴承或轴承座，利用热膨胀将紧配合转变为松配合，加热温度范围为80-100（最高不能超过120以防止发生回火效应，使套圈的硬度降低），然后从油中取出尽快装到轴上，为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧，轴承冷却后可以再进行轴向紧固;轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时，采用加热轴承座的热装方法，可以避免配合面受到擦伤。用油箱加热轴承时，在距箱底一定距离处应有一网栅，或者用钩子吊着轴承，轴承不能放到箱底上，以防沉杂质进入轴承内或不均匀的加热， 轴承安装后应进行旋转试验，首先用于旋转轴或轴承箱，若无异常，便以动力进行无负荷、低速运转，然后视运转情况逐步提高旋转速度及负荷，并检测噪音、振动及温升，发现异常，应停止运转并检查。运转试验正常后方可使用。 轴承安装应在无尘，洁净的房间内进行，轴承要经过精心选配，轴承用隔圈要经过研磨，在保持内外圈隔圈等高的前提下，隔圈平行度应控制在1um以下。锥齿轮装配时，先装配好大齿轮，要求小齿轮能沿其轴线旋入，在插入的过程中，大、小齿轮又分别绕自身轴线旋转到正确的安装位置，但是有时在大齿轮轴向位置已经固定的条件下；齿轮轴应进行精度检查，符合技术要求的才能进行装配，装配时应避免齿轮偏心、歪斜、端面未贴紧和轴肩等安装误差，对精度要求高的齿轮副应进行径向和端面圆跳动检查，齿轮轴组件的装配、齿轮轴装入箱体前，应对箱体进行下列检查：孔距精度的检查；孔系轴线平行度检查；孔中心线与端面垂直度检验；孔轴线与箱体基面距离尺寸精度和平行度的检查；孔中心线同轴度检查。如超出误差，可在装配前适当的刮削或其他修整处理。锥齿轮的调整。检查锥齿轮的啮合质量主要是看齿侧间隙和接触斑点，通常要对两齿轮的轴向定位和啮合精度进行调整，才能保证啮合质量。齿侧间隙的检验，锥齿轮的齿侧间隙的检验方法有两种，一钟压铅丝法，在齿面沿齿长两端平行放置两端铅丝，宽齿端可放3-4段，铅丝直径不宜超过最小间隙的4倍，转动齿轮，测量铅丝挤压的最薄处尺寸即为侧隙。二是用百分表检验，将接触的百分表测头与一齿轮齿面接触，另一齿固定，将接触的百分表测头的齿从一侧啮合转到另一侧啮合，百分表的读数差即为侧隙。接触斑点，应靠近齿轮的小端，以保证工作时轮齿在全宽上能均匀接触，接触斑点在齿高和齿宽方向不少于40%-60%若研点显示小端接触或大端接触，调整时，一轮齿调退，另一齿轮调进。不能用一般方法调整达到正确位置时，首先确定调整那一齿轮；这由啮合印痕在齿长上偏离，还是在齿高方向偏离而定，前者应调大齿轮，后者应调小齿轮。其次判定齿轮安装距离的增减。这是由啮合印痕是偏向小端，还是偏向大端而定，前者应减小大轮安装距离，后者应减小小轮安装距离；若啮合印痕偏向齿顶，则应减小小轮安装距离，反之则增大小轮安装距离。啮合印痕调整正确后，检查啮合间隙，将被动齿轮（大齿轮）移近主动齿轮（小齿轮），如齿轮间隙太小，可将主动齿轮移开；将被动齿轮移开主动齿轮，如齿轮间隙太大，可将主动齿轮移近；将主动齿轮移近被动齿轮，如齿轮间隙太小，可将被动齿轮移开；将主动齿轮移开被动齿轮，如齿轮间隙很大，可将被动齿轮移近；轮齿磨损不规则或轴线不垂直，报废；如不合适再进行综合调整。或者则由于轴线交角太大或太小，必要时修刮轴瓦。3减速箱故障分析及维修。减速箱的故障减速箱故障一般有两种类型，一是突发性故障，既各种不利因素的叠加或偶然的外界影响共同发生作用。超出了承受能力的限度而发生的故障。二是渐发性故障，是由于各因素使设备初始的参数劣化和衰减的过程引发的故障，这种故障在工作中形成，主要有几种因数：检修质量、备件质量、润滑不良、磨损。3.1减速器漏油原因分析：漏油方式有多种，但最常见的是从主动轴、从动轴头的密封处漏油，尤其是主动轴密封圈处漏油最为严重。除上述几种情况外，还有以下3个漏油部位。沿减速器合箱面处漏油；沿减速器上面的视孔盖处漏油；沿减速器底部的放油孔处漏油。个别减速器在组装合箱时，合箱面上留有铁屑使合箱面不严而发生漏油。合箱面漏油的原因，除上述因素外，更重要的是减速器经过一段时间使用之后，壳体发生变形，造成合箱面不平，贴合不紧而发生漏油。视孔盖处和放油孔处漏油，主要是固定螺栓没有完全拧紧或没有装密封垫片所致。预防及排除方法：减速器漏油改进措施有：密封圈压盖采用易拆卸、开口结构。输入轴轴承处回油孔要适当加大。对减速器壳体进行时效处理，可防止壳体变形，避免沿合箱面处漏油。目前有3种时效方法，一是自然失效；二是人工时效；三是振动时效。在减速器底座的合箱面上铸造出或加工出一条环形油槽，且有多个回油孔与环形油槽连通。在减速器工作时，一旦有油渗入合箱面，将会进入环形油槽，再经回油孔流入油箱内，润滑油不会沿合箱面漏到减速器壳体外面。组装减速器时，在合箱面上涂一层密封胶（如D05硅橡胶密封胶），可有效地防止合箱面处漏油。减速器油位过高，不仅增加齿轮搅动油的功率损失，润滑油飞溅严重增加漏油机会，而且还导致油温不断升高，特别是夏季，环境温度高，会使油温增加，润滑油粘度下降，降低润滑性能，增加油的流动性和漏失量，直接影响齿轮和轴承的润滑，降低使用寿命。因此，在使用时必须保持正常的油位高度。在视孔盖处和放油孔处加装密封垫，且拧紧螺栓。加大输出轴的回油孔，可防止输出轴漏油。3.2 减速器轴承部位过热或者轴承部位有噪音原因分析:润滑油不足。轴承盖或者密封部分摩擦。轴承由于安装不正、轴承端盖不端正或长期使用使轴承盖或密封部分与连接部分有磨损时，可能会使减速器轴承温度高或有杂音；轴承损坏或者磨损。该项内容主要为轴承的保持架损坏、内外圈磨损或变形、滚珠磨损或掉出，这些原因都会使减速器无法正常工作；轴承间隙过大或过小。长期使用致使减速器轴承的滚珠与内外圈之间的间隙或轴承内圈与轴之间的间隙还有轴承外圈与端盖之间间隙变大时，都可能产生上述症状；预防及排除方法检查油位并加注润滑油；拧紧轴承及联接部分螺栓,检查密封件安装情况；检查轴承,如有损坏即时予以更换；如是间隙不合适,调整轴承间隙，无法调整时要更换轴承；对于斜齿轮键柄松旷要及时送修。3.3减速器油温过高原因分析：润滑油不合格或使用过长。目前该减速器使用的润滑油为极压齿轮油N220，如果加入过期的或与该型号的润滑油性质不一致的油及减速器半年以上没有更换润滑油都可能会导致减速器油温过高；润滑油过多。机件损坏。机件损坏包括齿轮点蚀严重，断齿，轴承保持架、内外圈、滚珠损坏以及轴承抱死或轴变形严重；箱体外部被杂物或铁粉覆盖。减速器周围，因杂物或铁粉的覆盖导致减速器散热不完全以致使油温升高；冷却装置堵塞或失效。冷却装置同减速器一样置于铁尘较大的厂房中，如果长期工作而未清理内部的管路造成冷却装置堵塞或冷却装置坏掉时，都会引起减速器油温升高；排除方法：更换润滑油；去掉多余的油；仔细检查找出机件损坏的位置及时修理或更换机件；清除杂物和铁粉；更换冷却装置或排除堵塞物。3.3.1减速器振动大原因分析:地脚螺丝松动。减速器由于长期工作可能会出现地脚螺丝松动或螺丝坏等现象，此原因务必会引起减速器振动大而工作状态不正常;电机螺丝松动。当电机由于种种原因出现振动时，就会将振动传给减速器，使减速器振动变大；轴承磨损严重。齿轮损坏。齿轮损坏包括齿面点蚀严重、齿轮啮合间隙大、齿轮齿磨损严重、断齿，这些齿轮磨损的情况都可能是减速器因振动大而无法正常工作；轴变形失去平衡。当轴的强度和硬度低于要求或由于长期工作而老化时会引起轴的变形，轴的变形会造成减速器振动大；预防及排除方法:紧固底脚螺栓；检查损坏的部位和原因，及时维修；紧固电机松动的螺丝；更换轴承；更换齿轮；更换轴。3.3.2轴承碎裂原因分析:减速器轴承碎裂主要发生在主动轴轴承,主要因为是主动轴窜动时,轴承内圈与滚子之间会产生轴向滑动,造成轴承内圈轴向窜动,使内侧轴承滚子先损坏； 预防及排除方法:加大内圈与轴的过盈量,或在轴承内圈的外侧加挡环,使其不得发生轴向窜动。3.3.3减速器有异响原因分析:减速器超载运转； 工作机载荷不平衡；润滑油变质；齿轮齿面磨损或者制造质量不良；轴承间隙过大或过小；齿面有粘附物；箱体内有杂物。 预防及排除方法:按规范要求运转；调整平衡状态；排干减速器内变质的润滑油,清洗干净并更换合格润滑油。 及时送修理厂大修更换零件；调整轴承间隙；检查清理；放油进行清理；3.3.3.1断齿一、齿轮折断分疲劳折断和过载折断原因分析：齿轮传动在工作中,轮齿多次受交变载荷作用,在齿根的危险剖面上作用着弯曲疲劳应力,在齿根处产生疲劳裂纹,在交变的弯曲疲劳应力作用下,疲劳裂纹逐渐扩展,最终导致轮齿弯曲疲劳折断。齿轮传动在工作中,齿轮受到短时过载,或冲击载荷,或轮齿严重磨损而减薄,都会发生过载折断。解决方法：增大齿根过渡圆角半径，尽可能减小被加工表面粗糙度数值，则可以降低应力集中的影响，增大轴及支承的刚度，缓和齿面局部受载程度；使轮齿心部具有足够的韧性；在齿根处进行适当的强化处理，都可以提高轮齿的抗折断能力。3.3.3.2齿轮点蚀与剥落原因分析：齿轮表面发生点蚀和剥落的原因主要是齿轮的接触疲劳强度不足所致。这种点蚀和剥落与磨损的不同之处在于，金属不是以微粒形式被磨损掉，而是以成块的形式发生剥落，造成齿面凹坑，严重地破坏了齿型的正确性。其破坏过程是：首先在齿面产生微小裂纹，润滑油进入疲劳裂纹，再经过多次反复的啮合作用，使裂纹不断扩展和延伸，润滑油随着裂纹的扩展与延伸不断向裂纹深部充满，转动时受到挤压，直到有一小块金属剥落而离开齿面。这种现象破坏了齿轮的正常啮合性能。齿面发生点蚀的主要原因有：材质、硬度和缺陷。齿轮的材质不符合要求，影响齿轮接触疲劳强度的主要因素是热处理后的硬度较低，无法保证齿轮应有的接触疲劳强度。此外，齿表面或内部有缺陷，也是接触疲劳强度不够的原因之一。齿轮精度较差。齿轮加工和装配精度不符合要求，如啮合精度、运动精度较差等。还有圆弧齿轮的壳体中心距误差太大。润滑油不符合要求。使用的润滑油的牌号不对，油品的粘度较低，润滑性能较差。油位过高。油温升较高，降低了润滑油的粘度，破坏了润滑性能，减少了