主减速齿轮箱输出轴非正常磨损的原因分析及修理工艺

主减速齿轮箱输出轴非正常磨损的

原因分析及修理工艺作者:俞黎明（杭州前进齿轮箱集团股份有限公司）摘要:某“抓斗”挖泥船主减速齿轮箱输出轴出现非正常磨损,根据拆检结果,用公差配合原则和安装工艺要求进行了分析,认为轴颈非正常磨损是由轴与轴承内圈配合间隙过大和安装方法不当造成的,并采取具体措施进行了修复。关键词:齿轮箱输出轴;轴承内圈;非正常磨损;修理措施Abstract:A"grab"dredgermainreductiongearboxoutputshaftappearsnon-normalwearandtear,ac-cordingtodemolitioninspectionresults,theprinciplesoftoleranceandinstallationprocesswiththerequirementsofananalysisofthenon-normalwearandtearthatthejournalisashaftandbearinginnerringwiththegaptoolargeandcausedbyimproperinstallationmethods,andtotakeconcretemeasurestorepair.Keywords:gearboxoutputshaf;tbearinginnerring;non-normalwearandtear;repairmeasures、»亠、亠0.前言“抓斗”挖泥船主减速齿轮箱的正常工作,是保证吊臂升降和抓斗开闭的重要前提,它直接影响挖泥船运营的经济效益。减速传动机构因传动方式分为许多种,其中链传动和齿轮传动的减速箱是最常用的一种。某“抓斗”挖泥船主减速箱就采用链和齿轮传动方式,其输出轴在轴承内圈配合处出现严重的非正常磨损,下面就其磨损原因及修理过程介绍如下。主减速齿轮箱的结构特点和工作原理1.结构特点主减速齿轮箱,由柴油机经欧米茄联轴节进行动力输入,经减速箱二级减速后通过齿形联轴节输出工作扭矩。因此,主减速齿轮箱有输入轴、中间轴、输出轴等3根传动轴。输入轴上只有一个多排滚子链轮;中间轴上从左至右分布着单排滚子链轮、多排滚子链轮和带离合的小齿轮;输出轴上最左端是气胀离合器,然后是轴承套筒及单排滚子链轮,接着是大齿轮,最右端是齿形联轴节。输出轴上的轴承套筒和单排滚子链轮是焊在一起的,它们通过接螺栓与最左端的气胀离合器外壳连为一体;而气胀离合器的内摩擦圆筒与输出轴之间通过固定螺栓连为一体。传动时,输入轴与中间轴之间,通过多排滚子链进行一级减速;中间轴与输出轴之间,在正传动时是通过齿轮副减速,在逆传动时是通过单排链和气胀离合器进行减速。主减速齿轮箱结构如图1所示。2.工作原理主减速齿轮箱输入轴,通过多排滚子链带动中间轴总朝一个方向转动。在正传动时,中间轴上小齿轮离合器闭合,小齿轮与中间轴一起转动,通过正传动齿轮副的传动,输出轴反方向输出扭矩;与此同时,由于输出轴左端气胀离合器是脱开的,轴承套筒内外又都有双列球面滚子轴承支撑,因此单排滚子链轮带着轴承套筒和气胀离合器外壳在内外轴承之间作同方向转动。逆传动时,中间轴小齿轮离合器脱开,小齿轮在中间轴上自由滑动;同时气胀离合器闭合,中间轴通过单排链轮▽轴承套筒▽气胀离合器带动输出轴同方向转动。输出轴上气胀离合器和轴承套筒的结构示意图如图2所示。23込込451-气胀离合器;2-23込込451-气胀离合器;2-轴承套筒;3-齿形联轴节;4-工作齿轮副;5-一区一犷正传动齿轮副;6-柴油机。图1主齿轮减速箱结构示意图1-气胀离合器外壳；2-气胀离合器内摩擦圆筒；3-轴承23028E;4-轴承23060E;5-轴承套筒；6-轴承23032E;7-定位锥形套。图2输出轴上轴承套筒和气胀离合器结构示意图主减速齿轮箱输出轴非正常磨损的原因分析及修理措施1.输出轴非正常磨损的部位及情况齿轮箱打开后,输出轴整体拆回车间分解,分解后发现存在以下问题:①轴承内圈与轴配合普遍都松；②在轴与轴承23028E配合的轴颈表面上分别有一道宽8mm、深0.30mm左右的周向拉沟和两道宽7mm、深0.20mm的贯穿轴向拉沟,且轴与轴承之间有0.14mm的间隙;③定位套小端孔的端面上,有两处砸肿的金属飞边,分别与轴颈上两道轴向拉沟相对应。2输出轴颈非正常磨损的原因分析轴颈上出现周向、轴向拉沟,其根本原因是:①轴承内圈与轴配合,存在较大间隙;②定位套小端孔端面被砸肿出现金属飞边,而定位套小端孔径又与配合轴径完全一致,结果在装配定位套的过程中,金属飞边将轴颈表面划出了两道轴向的沟;划下的金属屑,一部分停留在轴承内圈与轴的间隙中,在轴转动时,由于轴承内圈与轴发生相对转动,金属屑就将轴颈表面和轴承内圈各磨出一道周向沟痕。2.3.修理措施针对所存在的问题,采取以下措施进行修理:①进行轴承负荷校验,保证轴承承载能力满足工作需要;②更换轴承,测量新轴承内圈尺寸,按公差配合原则修复配合的轴颈尺寸;③修理轴承之间的定位锥形套,保证在工艺装配方面消除存在的质量隐患。定位锥形套的工艺处理和输出轴线过大偏差的调整1.定位锥形套的工艺处理定位锥形套的作用是固定轴承23028E和轴承23032E在轴承套筒内的相互位置。定位套外圆是圆柱面,内孔是锥面,装配后与输出轴上的锥面完全贴合,宽度正好是两轴承在轴承套筒内的距离。装配时,先装轴承23032E和轴承套筒，接着装定位锥形套最后装23028E。为了防止装配定位套时,小端孔被打肿划伤轴颈,将锥面小端孔光车放大,使其直径大于轴径尺寸。这样,就能避免装配时人为划伤配合的轴颈表面,保证装配质量。图4轴承定位锥形套工艺处理示意图2.输出轴线的对中及可调整量的分析和计算齿轮箱输出轴与工作轴通过齿形联轴节联接,而该齿形联轴节的齿面又是圆弧形的,所以该齿形联轴节允许两轴线有较大的角位移（可达3°）。如果轴线偏差在3mm以内，可基本不用调整。但在实际轴线校中时,为减少工作时联轴节齿面的不必要磨损和减小支撑轴承额外加的负荷，应尽量将轴线偏差控制在较小范围内。因为调整齿轮箱和柴油机的工程量非常巨大，原则上不能调整。因此要进行轴线调整只能调整工作齿轮，而工作齿轮受齿侧间隙限制可调整的空间非常有限。如果有调整的可能，则以齿轮箱输出轴为基准，调整工作齿轮轴，以尽可能减小轴线偏差。工作齿轮副有多大的齿侧间隙，工作齿轮轴就有多大的调整空间。如果工作齿轮副的侧隙较大，且齿轮箱输出轴与工作轴的偏差可调，则可考虑调整工作齿轮轴的位置，以尽可能保证两轴同轴度。但调整的前提是必须保证齿侧最小间隙，以避免加大齿面磨损。齿轮箱输入轴的转速为620r/min,I-I级减速比约为0.257,正传动II-III级间的减速比为0.246,逆传动II-III级间的减速比约为0.75,因此正传动输出转速约为39.06r/min,逆传动输出转速约为119.47r/min。工作齿轮正传动时的转速约为1.2m/s,逆传动时约为3.68m/s,它们均小于10m/s，属低速传动。如果齿轮副是油润滑,则保证低速传动正常润滑所需的最小侧隙为0.30,而工作齿轮副是露天传动,工作时用甘油润滑,故间隙应加大至0.60mm左右。工作齿轮副的中心距约为1800mm,假设齿轮工作温度与标准温度相差20°C则保证变形的最小侧隙约为0.27mm,因此工作齿轮副的侧隙最好保持在).60+0.27=0.87mm左右,最小不能小于0.57mm。安装时注意事项轴承23028E安装时，绝对不能仲出轴承套筒端面否则轴承的内外圈与气胀离合器内摩擦筒的端面全接触,会导致逆传送时传动功能的丧失。输出轴与工作轴通过齿形联轴节联接,该种型式联轴节允许两轴线的同轴度有较大的变化。但在实际轴线找正时,应尽量将轴线偏差控制在较小范围内,以减小工作时联轴节齿面的不必要磨损和减小支撑轴承额外增加的负荷。轴承套筒及轴承内外圈,均是薄壁零件,其尺寸受温度变化的影响较大。测量时,必须在同一温度环境下测量各配合零件的