建材水泥设备齿轮传动装置部分.doc

建材水泥设备齿轮传动装置部分1. 概述随着我国国民经济的飞速发展，建材水泥行业近年来也得到突飞猛进的发展，新建厂最小规格一般都在2000T/d以上，这就需要建材水泥设备的规格、能力越来越大，可靠性要求也越来越高。在建材设备中，磨矿、粉磨设备(生料磨、水泥磨)是十分关键的设备，在整个水泥生产工艺中消耗功率最大，磨矿设备使用的好坏十分重要。在磨矿设备中减速器又是整台设备的心脏。因此，在这里着重向大家介绍一下磨矿、粉磨设备的发展、结构型式、使用特点及使用维护常识。根据水泥工业发展的需要，磨矿、粉磨设备的传递功率一般在25008000KW，这就需要开发设计与之相配套的齿轮传动装置。常用水泥磨的性能和载荷特性(见表1)及配套的齿轮传动装置形式(见表2)。表1 常用水泥磨性能和载荷特性磨机种类功率kW转速(/min)尖峰工作载荷/额定载荷起动载荷额定载荷碾磨1005000752031(卸载起动)辊压磨502000251031(卸载起动)筒形磨棒球磨球磨砾石磨1005500100800010050002511251128171.751.51.5222表2 常用水泥磨齿轮传动装置形式磨种类功率/kW齿轮传动装置型式碾磨10010006005000立式、锥齿轮、圆柱齿轮减速器立式、锥齿轮、行星圆柱齿轮减速器辊压磨502000圆柱齿轮减速器行星齿轮减速器筒形磨1002000600400060080008008000边缘传动装置双分支边缘传动装置单、双多分支闭式减速器行星齿轮减速器 中心硬齿面减速器筒形磨减速器分边缘传动和中心传动，减速器的输出轴与磨机中心线在同一直线上，电动机经由减速器后直接与磨机联接，这种传动称为中心传动，为此，就上述两种传动型式重点讲述。2. 结构型式和工作原理2.1 碾磨减速器碾磨是依靠辊轮对物料施加巨大的碾压力，从而将物料碾碎。碾磨减速器主要结构型式是立式圆锥圆柱齿轮减速器，如我公司80年代就开发成功的ZSJ2800减速器，该减速器传递功率400kW，主要用于20万kW及30万kW发电机组，其结构如图1所示，属于一级圆锥(克林伯格齿制、硬齿面)+两级圆柱齿轮的正交传动，机体采用焊接结构。它具有较高的抗冲击性，这种减速器关键件是承受几乎整个磨机重量和加碾压力的推力轴承，推力轴承可选用大型双列滚子轴承，也可以采用滑动轴承，现已编制出的ZSJ立磨减速器标准(JB/T612492)，用于火力发电辊型磨煤机，建材等类似的传动设备。ZSJ2800减速器已生产120余台。另外我公司还开发了属于同类型结构的、用于60万kW发电机组的KV3350减速器，同样可用于火力发电辊型磨煤机，建材等类似的传动设备。图1. ZSJ2800减速器结构示意图2.2 辊压机减速器辊压磨两个辊子需分别驱动，且功率不等，转矩波动较大，机组的冲击振动也较大，采用的型式有圆柱齿轮减速器及行星齿轮减速器，随着齿轮技术的发展，现主要采用行星齿轮减速器，其传动装置示意图见磨机功率2x1200KW磨机转速19.9r/min图2所示。行星齿轮减速器其结构如图3所示。图3 GZL辊压磨行星齿轮减速器图2. 辊压机行星减速器传动装置示意图行星齿轮减速器由于其自身的传动的原理与结构特点，与普通平行轴减速器相比，具有重量轻、体积小、承载能力大、效率高及传动平稳等优点，用在辊压机这种设备上是最合适的传动型式。辊压机要求电动机直接安装在减速器上，减速器输出轴端的胀套联轴器与辊压机轴相联从而驱动辊子工作。这种传动原理要求减速器的重量必须轻，而且体积小，入轴与出轴在同一条中心线上，这样才能达到辊压机工作时运转平稳的要求。现已开发出GZL辊压机行星齿轮减速器系列，功率从50到2000kW，其中GZL630、GZL710、GZL850已成功地投入使用。2.3 筒形磨减速器2.3.1 边缘传动边缘传动是小齿轮通过固定在筒体端部的大齿圈带动磨机传动。如图4所示，当传动功率较大时可以采用双分支边缘传动，如图5所示，齿轮传动装置允许使用高速价廉的电动机。齿轮减速器的低速和高速轴用弹性联轴节联接，这种大齿圈与双小齿轮的传动装置最好用于较大的磨机上，应用这种传动装置结构，其传递功率可达4500KW以上。其中我公司采用滚切法加工的大齿圈直径可达8m，模数达34mm，精度可达8级，完全能满足大功率、大磨机传动的需要。图4 球磨机传动装置：电动机减速齿轮、单小齿轮和大齿圈图5 球磨机传动装置：两台电动机与减速齿轮、小齿轮双传动与大齿圈边缘传动中的多点啮合传动装置MB型是我公司近年开发研究的系列，如图6所示。其中MB25减速器传递功率为2800KW，是为印尼古邦水泥厂3.812.5m水泥磨配套的主减速器，减速器采用两级闭式全硬齿面和一级开式齿轮传动，机体采用铸造结构。减速器输出级采用功率双分流结构，即有两个开式小齿轮与开式大齿轮啮合；减速器的第二级是人字齿轮双分流结构形式，其轴向可自由串动，能起到补偿啮合接触均载作用。开式小齿轮的内部结构是多点啮合边缘传动的关键技术所在均载技术，该技术能自动调整及补偿磨机大齿圈在运转过程中由于其自身的端跳、径跳及周节累积误差等制造误差而产生的运动误差，从而使减速器各级齿轮副正确啮合、运转平稳、达到均载效果，提高齿轮的承载能力。我公司现已开发了MB系列减速器，该类型减速器可采用一台减速器驱动一台磨机的两点啮合传动形式，也可采用两台减速器驱动一台磨机的四点啮合传动形式，功率可达8000kW，完全能满足水泥厂上线或改造的需要。图6 MB25减速器结构示意图图7 3.812.5m水泥磨传动装置(2800KW)2.3.2 中心传动目前水泥行业应用比较普遍的是固轴结构，它主要用于磨机的主传动，其型式有定轴双分支和多分支传动及行星齿轮传动。1). 行星齿轮传动图8a ZJ2240行星减速器结构我公司在低速重载行星齿轮传动的设计及制造技术方面在我国处于绝对领先地位，为水泥磨配套的行星齿轮减速器就有ZJ（机体采用铸造结构）和ZJA（机体采用焊接结构）两个系列。其中ZJ行星齿轮减速器系列标准为水泥磨机专用系列标准，其传递功率已达2500KW。这种结构的均载是靠太阳轮浮动与高加工精度来保证的,采用直齿并修形。太阳轮、行星轮均渗碳、淬火、磨齿。此结构形式的减速器具有体积小、重量轻、效率高、传动平稳、寿命长等优点。典型结构有为F3.511m水泥磨机配套用的ZJ2240行星齿轮减速器，其结构见图8所示。该减速器传递功率已达2000KW，属于两级行星齿轮传动。动力经第一级太阳轮输入，第一级转架输出；通过一双联鼓形齿联轴器传到第二级太阳轮，再由第二级转架将动力传给出轴联接装置，从而带动磨机工作。ZJ2240行星减速器于19951996年出口巴基斯坦2台，ZJA2060行星减速器（传递功率为1600KW）于1997年出口柬埔寨1台，至今使用情况良好。图8b 苏州F3.511m水泥磨机传动装置（2000KW）2). 平行轴中心齿轮传动我公司引进丹麦史密斯技术开发的TSX系列中心传动装置称为对称式齿轮传动，见图9所示。该型减速器的输出功率为8003000KW，速比为3444。第一级齿轮为斜齿轮，第二级齿轮为人字齿轮。输出轴浮动在弹性悬挂的套筒轴承上。这个轴承支承慢速齿轮和一部分轴的重力。两个中间轴的空转导圈使齿轮保持在中间轴之间的中心位置。这种装置保证对两个中间轴均匀配给传动力。通过这些方法、齿轮可自动找到中图9 TSX1670A减速器结构图间位置。入轴和两个中间轴各装在两个球形滚柱轴承上。由于人字齿轮可以消除强的轴向力、轴承损失因此也低。我公司为适应市场发展的需要，最新开发了MGF中心驱动硬齿面减速器系列，典型结构有如图10所示的MGF1400A减速器，该减速器是为吉林亚泰集团F4.211m水泥磨配套的主传动减速器，传递功率为3000kW，MGF1400A减速器为全硬面(齿面硬度HRC6064)平行轴三级双分流中心齿轮传动装置，输入、输出轴在同一轴线上，输入轴采用短圆柱滚子轴承，使输入轴可轴向串动，解决了两侧双分流均载问题。为提高齿轮的接触精度，在设计上采用了偏心套结构，通过调整偏心套来弥补各级齿轮副由于制造误差而引起的齿面接触精度的降低；全部齿轮采用合金铬镍渗碳淬火钢磨齿加工并采用修形技术；减速器采用强制润滑，所有轴承及供油点均设有温升热电阻，与主控室采用联线巡检监控。MGF系列中心驱动硬齿面减速器其传递功率为6008000KW，已广泛的用于大型磨机的主传动上。图10a MGF系列减速器结构示意图图10b MGF系列减速器传动装置形式示意图2.3.3 慢速驱动装置慢速驱动装置是仅在磨机维修时或更换研磨体时使用，该装置在水泥生产线中安装位置有两种，其一是安装在主电机的自由端，主减速器与主电机直接相连，主电动为双轴伸。另一种是安装在主电机和主减速器之间，主电机为单轴伸。通过主减速器进行慢速驱动磨机筒体，(以0.160.2转/分钟)以实现磨门准确定位。3. 结构费用比较边缘传动的造价比较低,制造容易、简单。使用比较普遍。其缺点是加工精度低，密封及润滑条件差，开式齿轮磨损失效快，传动效率低，使用寿命短，占地空间也大。与多点啮合MB型比较，MB型其有占地面积小，重量轻、传递功率大等优点。如果以同规格磨机投资成本比较，中心传动装置的价格比边缘传动装置高3040%，但齿轮尺寸因采用功率分流相应减小，结构紧凑，效率高，使用寿命较长，这是应当加以考虑的。中心传动装置的行星齿轮传动系列所需用的空间比其它传动系列少一些，只是在长度方面比其它传动系统稍长一点。这种传动装置可以与磨机，也可以与电动机很紧密地靠近。这种轴向联接的机械系统在受热膨胀时，不会因伸缩作用使轴承变形损坏，也不会削弱齿面接触，磨机法兰的位移可以由齿式联轴器和挠性轴予以补偿。4. 选用方法4.1 选择计算1). 确定工况系数:根据载荷性质类型，确定工况系数KA.见表3.表3 工况系数表磨种类碾磨棒球磨球磨 砾石磨KA21.751.52). 确定减速器传动比i根据主电机的转速及磨机的转速确定传动比。3). 确定减速器的传动效率关于水泥磨传动效率，也就是中心传动与大小齿轮边缘传动相对比，究竟是哪一种优越，这个问题可以说至今没有明确的定论，这两种传动装置在型式类似的磨机上根据本身的结构设计都可以达到98%或97%的传动效率。4). 确定输出转矩T (N.m);T=9550 KA P h i n式中: P-减速器输入轴功率(KW)；n-减速器输入转数(r/min);KA-工况系数(表3)；h-减速器的传动效率;i-减速器的总传动比;5). 根据安装型式、传动比和输出转矩选择减速器的类型及型号。5. 安装、使用与维护5.1 安装1). 减速器与电动机或工作机械等联接件之间应采用弹性联轴器，也可采用齿轮联轴器或其它非刚性联轴器。2). 基础对减速器的工作精度影响很大，安装时其表面必须平整使减速器与其充分接触。3). 电动机、减速器、磨机等各联接件的同轴度偏差不得大于所选用联轴器的允许值。4). 检查各轴承内部是否清洁，各轮齿表面有无碰伤。5). 安装后机器能灵活转动。6). 轴的外伸端都要涂防锈剂，使用硝基稀释剂或其它适当的溶剂能很容易去除这种防锈剂，绝不能用砂纸打磨。5.2 使用1). 减速器使用前必须经过负荷试车，试车前应按设计要求注入适量的润滑油，空转时间为2小时，应无不正常的噪声。2). 负荷试车时应逐步加载至满负荷，如有条件时应按25%、50%、75%、100%、四个阶段运转不得少于三个月，应平稳和无渗漏油现象，温升不得超过350C，一系列检查无故障后，即可投入使用。3). 试车过程中如有异常情况应查明原因予以排除，并通知制造厂家。4). 水泥磨减速器选用220-320中极压齿轮油。油的润滑性能和清洁度应在使用前和使用三个月及其后逐年检查一次，并及时处理。5.3 维护1). 减速器运行半年左右检修一次，应定期检查齿面有无点蚀、擦伤、胶合等缺陷，若有应立即通知生产厂家。2). 为使减速器易散热,外表面应保持清洁,通气孔不得堵塞.3).工作过程中如出现油温显著升高或产生不正常的振动和噪声时,应立即停止使用.排除故障后再使用.4).使用单位要有合理的规章制度,对减速器的运转情况及检修情况应做详细的记录.6. 结束语洛阳中重齿轮箱有限公司隶属中信重型机械公司，下设专门从事齿轮传动研究、开发工艺、试验、信息、失效分析于一体的大功率齿轮研究所， 已实现了计算机辅助设计(CAD)与辅助工艺(CAPP)的应用研究。从80年开始我们先后从德国RENK公司，FLENDEN公司，瑞士MAAG公司，丹麦F.L.SMIDTH 公司，意大利DANIELI等公司，引进了多种齿轮传动的成套设计，先后自行开发设计制造了ZJ行星齿轮减速器，MGF全硬面二分流中心传动装置系列，TSX中硬二分流中心传动装置，MB型边缘多点啮合传动装置系列，其中ZJ2240行星齿轮减速器出口巴基斯坦，用于国内江苏苏州金猫2000KW水泥磨机荣获机械工业部科技进步二等奖。为出口印度尼西亚古邦3.812.5m管磨机配套的2800KW MB25多点啮合及国内吉林亚泰2000t/d水泥生产线配套的TSX1670A中心齿轮传动都受到了用户一致好评，在开式传动齿轮制造方面积累了丰富的经验，已为丹麦F.L.SMTDTH、法国ALSTHOM、德国H.D，美国VULCAN等国家制造了