彈簧板連接分段式大齒圈技術(shù)研究

李浩 苗闖

摘 要：目前，對(duì)于分段式大齒圈，只有德國(guó)SEW公司研制生產(chǎn)此類產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)對(duì)于分段式大齒圈的需求只能來源于SEW公司。國(guó)內(nèi)依然停留于傳統(tǒng)材料的整體或者兩段（四段）大齒圈的生產(chǎn)應(yīng)用。國(guó)外產(chǎn)品昂貴的價(jià)格和不及時(shí)的售后服務(wù)，使得打破國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的壟斷地位成為必然趨勢(shì)。有鑒于此，我公司預(yù)將分段式大齒圈技術(shù)國(guó)產(chǎn)化，并將之與各行業(yè)工作機(jī)的傳動(dòng)部件共同做到“成套化”、“國(guó)產(chǎn)化”、“環(huán)?；?、“節(jié)能化”。

關(guān)鍵詞：齒圈；彈簧板；分段；自主研發(fā)

中圖分類號(hào)：TQ050.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）11-0142-02

Abstract： At present， for segmented large ring， only Germany's SEW company developed and produced this kind of product， the domestic demand for segmented large gear ring can only come from SEW company. Domestically， it remains the traditional material of the whole or two-stage （four） large gear ring production applications. The expensive price of foreign products and the untimely after-sales service have made it an inevitable trend to break the monopoly position of foreign products in China. In view of this， our company will firstly make large segmented ring gear technology localized， and get it and the transmission components of working machines in many industries to achieve "complete set"， "localization"， "environmental protection" and "energy saving".

Keywords： gear ring； spring plate； segment； independent research and development

前言

分段式齒圈主要應(yīng)用于水泥廠的回轉(zhuǎn)窯和磨機(jī)、采礦處理的回轉(zhuǎn)窯和磨機(jī)、制漿和造紙的制漿鼓、電廠的中速磨煤機(jī)、化工廠的回轉(zhuǎn)窯和干燥機(jī)、冶金行業(yè)的熔爐和轉(zhuǎn)爐、食品加工的旋轉(zhuǎn)烤箱和干燥機(jī)、環(huán)保行業(yè)的垃圾焚燒爐等等帶有回轉(zhuǎn)工作主機(jī)的領(lǐng)域，以及遍布了各個(gè)行業(yè)。

伴隨著市場(chǎng)的飛快發(fā)展，各行各業(yè)的生產(chǎn)線也在不斷向著大規(guī)模發(fā)展，更多更大規(guī)格的分段式齒圈應(yīng)用到了各個(gè)行業(yè)當(dāng)中。

在回轉(zhuǎn)體主機(jī)邊緣驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)主機(jī)的工況環(huán)境不同，在窯/筒體固定方式中分為三大類：

（1）通過彈簧板連接（焊接緊固）到窯/筒體上的分段齒圈。

（2）通過法蘭連接（螺栓緊固）到窯/筒體上的分段齒圈。

（3）通過焊接法蘭連接（螺栓緊固）到窯/筒體上的分段齒圈。

在熱窯/筒體（回轉(zhuǎn)窯）應(yīng)用：因?yàn)橥搀w受熱會(huì)發(fā)上膨脹變形，所以彈簧板安裝在窯/筒體上，從而保持齒圈的位置固定。

在冷窯/筒體（磨煤機(jī)）應(yīng)用：可以用安裝法蘭或焊接法蘭安裝在窯/筒體上，從而保持齒圈的位置固定。

我公司基于通化建新鎳鐵礦項(xiàng)目生產(chǎn)的彈簧板連接分段式大齒圈，成為我公司自主研發(fā)的新型產(chǎn)品之一（圖1所示）。

1 齒圈結(jié)構(gòu)說明

1.1 彈簧板連接分段式大齒圈的結(jié)構(gòu)

大齒圈的結(jié)構(gòu)大致有：若干齒段（由大齒圈規(guī)格型號(hào)決定）、高強(qiáng)度螺栓和銷軸（齒圈的主要連接件，主要用來承受各齒段帶來剪切力等）、彈簧板（大齒圈的主要部件，焊接在主機(jī)筒體上，用來傳遞較大扭矩）。

1.2 彈簧板連接分段式大齒圈的安裝方式

隨著材料科學(xué)的發(fā)展和更加現(xiàn)代化的加工制造能力的應(yīng)用，彈簧板連接分段式大齒圈以它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單方便的加工、拆裝、更換特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)齒圈各種問題。

（1）安裝時(shí)，將銷軸的油孔均應(yīng)預(yù)先充滿鈉基潤(rùn)滑脂ZN-2（GB492-77）。

（2）為了保證彈簧板與窯筒體的焊接質(zhì)量，首先應(yīng)使彈簧板在無壓緊情況下與筒體緊密貼合，檢查合格和定位后按“向旋轉(zhuǎn)”所示箭頭方向進(jìn)行焊接操作。

（3）大齒圈安裝公差：大齒圈徑向圓跳動(dòng)公差≤1.5，大齒圈端面圓跳動(dòng)公差≤1，大齒圈與相鄰輪帶的軸向中心線偏差≤3。

（4）密封墊與擋油環(huán)及分段式大齒圈的結(jié)合面必須涂以密封膠，以保證密封嚴(yán)密。

（5）擋油環(huán)現(xiàn)場(chǎng)就位安裝完后，將其齒段的對(duì)接縫焊好并打平磨光。

1.3 彈簧板連接分段式大齒圈的潤(rùn)滑系統(tǒng)

對(duì)于齒圈的潤(rùn)滑，我公司可提供以下幾種潤(rùn)滑系統(tǒng)：

（1）浸油潤(rùn)滑：即傳統(tǒng)的浸油潤(rùn)滑方式，可根據(jù)齒圈嚙合情況或客戶要求采取齒圈浸油或小齒輪浸油等方式。

（2）噴油強(qiáng)制潤(rùn)滑：配備油池以及潤(rùn)滑泵，對(duì)嚙合部位進(jìn)行強(qiáng)制噴油潤(rùn)滑。

（3）噴霧強(qiáng)制潤(rùn)滑：采用噴霧潤(rùn)滑裝置，讓潤(rùn)滑油以油霧形態(tài)潤(rùn)滑齒圈，可增強(qiáng)齒部表面濕潤(rùn)能力，當(dāng)油霧高速撞擊到表面時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，在齒輪表面形成潤(rùn)滑油膜，同時(shí)可防止油霧通過下載縫隙溢出到空氣中。

（4）油脂潤(rùn)滑：用潤(rùn)滑脂涂抹在大齒圈齒面上進(jìn)行潤(rùn)滑。

2 大齒圈分段優(yōu)勢(shì)說明

傳統(tǒng)齒圈由于分段尺寸大，普通滾齒機(jī)和立式車床很難滿足要求，運(yùn)輸成本也比較高，彈簧板連接分段式大齒圈對(duì)于傳統(tǒng)大齒圈的缺點(diǎn)進(jìn)行了很好解決，對(duì)比傳統(tǒng)齒圈結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）加工性優(yōu)勢(shì)：傳統(tǒng)方法鑄造的大齒圈，多數(shù)采用整體鑄造或兩段（四段）鑄造，對(duì)于大齒圈即使分成四段，每段仍然體積巨大，需要大體積的鑄造砂型，如此大的鑄造砂型必然會(huì)導(dǎo)致鑄造質(zhì)量不好控制、易產(chǎn)生瑕疵等問題，造成后期加工和熱處理工序需要大規(guī)格的加工機(jī)床和熱處理設(shè)備，這樣就直接導(dǎo)致加工質(zhì)量不易保證，同時(shí)熱處理效果達(dá)不到要求等問題。而彈簧板連接分段式大齒圈則是根據(jù)齒圈型號(hào)的不同，將齒圈等分為偶數(shù)段的齒段，每個(gè)齒段長(zhǎng)度保證在1-2m左右。因?yàn)槊總€(gè)齒段的體積很小，所以在普通規(guī)格的加工機(jī)床與熱處理設(shè)備上即可完成加工與熱處理工序，每段齒段都可以做到高精度，高質(zhì)量，保證了整體齒圈傳動(dòng)精準(zhǔn)平穩(wěn)。

（2）互換性優(yōu)勢(shì)：齒圈的每個(gè)齒段都是完全互換的。如果大齒圈上的單個(gè)齒段意外損壞時(shí)，新的齒圈齒段能很方便的替換掉受損部分，使設(shè)備快速恢復(fù)生產(chǎn)。而不像傳統(tǒng)齒圈需要將整個(gè)齒圈拆下來更換或等待將來?yè)p壞程度更大時(shí)整體更換。

（3）材料性優(yōu)勢(shì)：彈簧板連接分段式大齒圈采用QTD1

050-6等溫淬火球墨鑄鐵材料，此材料具有強(qiáng)度高、塑性好、質(zhì)量輕的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，想對(duì)比20CrMnTi調(diào)質(zhì)普通鍛鋼具有：彎曲疲勞和接觸疲勞、動(dòng)載性能高、極好的耐磨、抗磨性的優(yōu)點(diǎn)。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析和應(yīng)用前景展望

彈簧板連接分段式大齒圈新結(jié)構(gòu)和新材料的應(yīng)用，和國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品相比，具有同等性能價(jià)格低、售后服務(wù)和維護(hù)及時(shí)等顯著優(yōu)點(diǎn)，徹底改變了該類產(chǎn)品依賴進(jìn)口的歷史。

彈簧板連接分段式大齒圈是將一個(gè)整體大齒圈均分為偶數(shù)段完全相同的小齒段，模具成本可降低60%-85%左右。同樣因?yàn)槊總€(gè)分段體積小，普通規(guī)格的加工機(jī)床與熱處理設(shè)備上即可完成每個(gè)齒段的加工與熱處理工序，大大節(jié)省加工成本，能耗成本。相對(duì)傳統(tǒng)齒圈而言，彈簧板連接分段式大齒圈是分段狀態(tài)運(yùn)輸發(fā)貨，現(xiàn)場(chǎng)裝配成整體，對(duì)于包裝成本可降低至少50%以上。

彈簧板連接分段式大齒圈是單段加工，組裝使用，如果單個(gè)分段意外損壞，可方便更換掉受損分段，這樣就大大增強(qiáng)了大齒圈的互換性。

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