胶带机主减速机故障分析及改进实践

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　　摘 要：本文介绍了某厂上料主胶带运输机减速机齿轮及轴承故障现象，对减速机故障原因从生产运行工况、设备润滑冷却、设备调整等方面进行了细致分析，并找到了解决对策，通过润滑系统改造实现重点设备长周期稳定运行，对重型工矿企业设备维护，有广泛借鉴意义。
　　关键词：胶带机；减速机；齿轮；润滑系统改造
　　一、前言
　　减速机是在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。随着工业大型化，新材料的开发使用，计算机仿真技术、数控加工中心的进步，设备制造精度和承载能力都大幅提升。减速机的发展已经到了非常发达和成熟的阶段，已走向标准化设计、规模化和专业化生产。从设计、制造、使用和维修各个环节也有许多企业、行业、国家标准和规范。
　　根据减速机的结构特点及故障维修记录分析得出，减速机故障主要发生在轴、齿轮、轴承三个部位，且出现故障时主要有过热、噪音、振动、漏油、不转等特征兆现象。在多数情况下，各种故障现象和故障原因并不是简单的一一对应关系，而是一因多果或者一果多因，要迅速确定故障原因和部位存在一定难度。下面介绍一台大型减速机故障分析实例：
　　二、上料主胶带机工况分析
　　该厂胶带机主要运输物料为粉状混匀矿，室外露天布置，胶带上方安装玻璃钢防雨罩。由于该皮带为上料主皮带，作业制度为连续作业，年实际作业率约96%。
　　减速机在运行5年过程中油温高、漏油、异音大等问题存在时间较长。尤其是运行两年后公司统一联轴器型号，将液力耦合器改型安装尺寸加长200mm，造成电机安装整体后移，仅对电机底座进行简单改进就安装生产。液力耦合器改造后就多次出现电机减速机振动大。由于安装位置太高，检修需要250t吊车配合，再加上检修时间不足，对出现的设备缺陷都靠短时间检修调整及日常多补润滑油来维持生产，2015年换下后发现该减速机齿轮、轴承都已经出现明显故障。
　　三、减速机故障原因分析
　　3.1 齿轮失效的几种形式
　　3.1.1齿面点蚀
　　由于齿面接触应力是按脉动循环变化的（其工作表面上任一点产生的接触应力系由零增加到一最大值），应力经多次反复后，轮齿表层下一定深度产生裂纹，裂纹逐渐发展扩大导致轮齿表面出现疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展的结果是使齿面金属脱落而形成麻点状凹坑这种现象就称为点蚀。
　　3.1.2齿面磨损
　　在齿轮传动中，随着工作环境的不同，齿面间存在多种形式的磨损情况。当齿面间落入铁屑、砂粒、非金属物等磨粒性物质或粗糙齿面的摩擦时，都会发生磨粒磨损
　　3.1.3齿面胶合
　　胶合是比较严重的黏着磨损，一般发生在齿面相对滑动速度大的齿顶或齿根部位。互相啮合的轮齿齿面，在一定的温度或压力作用下，发生粘着，随着齿面的相对运动，粘焊金属被撕脱后，齿面上沿滑动方向形成沟痕，这种现象称为胶合。
　　3.1.4齿面塑性变形
　　塑性变形属于轮齿永久变形，是由于在过大的应力作用下，轮齿材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑性流动所形成的。
　　3.1.5轮齿折断
　　轮齿折断有多种形式，在正常情况下，有以下两种：？1）过载折断。因短时过载或冲击载荷而产生的折断。？2）疲劳折断。齿轮在工作过程中，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断轮齿。
　　3.2、齿轮和齿轴磨损情况
　　3.3 轴和轴承损坏情况
　　3.3 故障原因分析
　　3.3.1、从整改轴系外观看，大范围存在较明显的锈蚀，说明减速机使用过程中润滑油品质差。现场实际使用情况看，夏季该减速机外壳测得温度约为80℃，减速机高速轴长期漏油，所以减速机以依据油标补油为主，未能按周期换油。油温长期高、以补代换的润滑维护方式是造成减速机长期润滑不良，造成齿面损坏的根本原因。需要对润滑系统进行改进优化降低油温保证油质。
　　3.3.2、高速二档齿轴和齿轮啮合处剥落严重，主要发生在节线附近，且齿面失效高度和剥落深度都较为严重。点蚀为主，部分齿面发生胶合剥落。该处为减速机减速比最大的部位，也是减速机负荷最大的部位，所以率先发生故障。后期修旧维护时要对齿面进行改进强化。
　　3.3.3、输入轴轴承跑外圆主要原因为电机减速机间安装调整不到位。现场实际情况是每次更换电机后都容易发生电机振动大，通过逐步对电机底座进行改进支撑基本已经缓解。但是多次调整不到位已经造成轴承损坏，发生跑输入轴轴承跑外圆，属于检修原因。
　　3.3.4、从生产运行状况分析，胶带机每月都要发生10余次带负荷启停，客观加速减速机故障发生。后续需要优化工艺操作规程，减少因带载启停的次数。
　　四、减速机润滑系统改进优化措施
　　4.1润滑改进方案简述
　　由于该减速机未配备水冷、风冷等强制冷却设施，造成油温高缺乏有效控制手段，且处于45m高的位置，附近没有冷却水。通过技术分析和市场调研，决定通过增加独立的空气冷却装置，来改善减速机润滑状况。通过油温自动控制实现节能，该装置带过滤器可以有效去除润滑油中杂质，提高润滑冷却质量。
　　4.2润滑改进方案实施
　　4.2.1、结合现场实际安装空间位置，利用离线修旧机会在减速机箱体开润滑油进出口，装好阀门。
　　4.2.2、在减速机附件找到安装空气冷却装置的位置，提前安装，对装置进行受电。
　　4.2.3、检修更换修复改进的减速机，将空气冷却装置与减速机进出油口连接，进行调试试车。
　　五、结语
　　空气冷却装置使用后油温得到有效控制，投用半年后揭盖检查减速机齿轮状况良好。减速机做为机械行业中的重要通用设备，正在朝着高水平、高性能方向发展，承载能力逐步增强，结构形式更加多样化。但是老产品不可能立即被取代，做为使用单位还要不断研究，通过局部改进完善确保生产线的稳定运行。
　　参考文献
　　[1] 主编：严绍华. 《料成形工艺基础》.清华大学出版社，2003.
　　[2] 主编：李长本.《机械设计》.清华大学出版社，2006.
　　[3] 机械工程师手册编委会.《机械工程师手册》.机械工业出版社，2007.
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