斗輪取料機(jī)控制電纜蝸輪蝸桿減速機(jī)改造

王立軍

摘要：目前，斗輪取料機(jī)運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生一些零件損壞的狀況，比如減速機(jī)的渦輪磨損、蝸桿軸承的損壞等。造成這種零件損壞的原因是控制電纜蝸輪蝸桿減速機(jī)在工作時(shí)螺旋傳動(dòng)發(fā)生了軸向運(yùn)動(dòng)。為解決這一問(wèn)題，減少對(duì)零件的損壞程度，提升機(jī)器的使用期限，根據(jù)斗輪取料機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行了一些改進(jìn)措施，有效解決了內(nèi)部零部件的損壞問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：斗輪取料機(jī)；渦輪蝸桿減速機(jī)

1控制電纜減速機(jī)結(jié)構(gòu)和故障原因分析

斗輪取料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要由渦、桿的螺旋升角決定，與此同時(shí)渦輪渦桿的單向傳動(dòng)和反向自鎖特征也是由其決定。渦輪與電纜卷筒軸之間無(wú)法直接進(jìn)行力矩傳遞，因?yàn)樗麄冎g是通過(guò)滾動(dòng)軸承相連，并沒(méi)有直接進(jìn)行連接。減速器兩側(cè)的摩擦片和調(diào)整螺母之間的連接是通過(guò)鍵和螺紋來(lái)進(jìn)行的，他們?cè)谶\(yùn)作上可以使螺紋連接與卷筒軸實(shí)現(xiàn)一體式轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然，減速器兩側(cè)的摩擦片和渦輪端面都會(huì)經(jīng)過(guò)特殊的處理和加工，主要為了使他們?cè)趶椈傻木o壓作用下可以與渦輪的兩端面進(jìn)行緊密結(jié)合，進(jìn)而讓接觸面之間形成一層油膜來(lái)進(jìn)行摩擦力距之間的傳遞，因此對(duì)于處理和加工必須要求表面有不同深度的螺紋。

控制電纜在斗輪取料機(jī)中連接著斗輪取料機(jī)的中樞控制和各部分儀器之間的信號(hào)傳遞，在整體中的作用是非常重要的，如果控制電纜發(fā)生了故障而無(wú)法運(yùn)行，則會(huì)直接導(dǎo)致斗輪取料機(jī)無(wú)法運(yùn)行乃至癱瘓，所以說(shuō)，控制電纜是取料機(jī)的核心。蝸輪蝸桿減速機(jī)主要由傳動(dòng)零件蝸輪蝸桿、軸、軸承及其附件所組成的，其組成結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)部分，分別是：一箱體、二蝸輪蝸桿、三軸承與軸。蝸輪蝸桿減速機(jī)箱體在蝸輪蝸桿減速機(jī)中起著不可復(fù)制的作用，箱體支撐著固定部件，保障配件的位置正確。蝸輪蝸桿互相作用，互相受力，軸承與軸發(fā)揮的作用是動(dòng)力傳遞，并且能夠提高工作效率。我國(guó)神華集團(tuán)旗下一所公司所使用的斗輪取料機(jī)中的控制電纜減速機(jī)使用的是國(guó)外生產(chǎn)的，這種減速機(jī)的工作原理是利用減速機(jī)上方部位的電機(jī)來(lái)帶動(dòng)蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)用蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)行來(lái)帶動(dòng)蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。

控制電纜減速機(jī)主要運(yùn)用的傳動(dòng)方式是蝸輪蝸桿，但是這一方式具有一定的局限性，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)其實(shí)就是螺旋的傳動(dòng)，蝸桿與蝸輪之間相互作用，蝸桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)同時(shí)推動(dòng)蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)蝸輪會(huì)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成了一定的軸向力。承重越大，軸向力也就越大，蝸輪蝸桿及其他部件就會(huì)出現(xiàn)有磨損的地方，時(shí)間長(zhǎng)了，磨損嚴(yán)重，精確度也會(huì)隨之降低，還會(huì)伴隨有噪音出現(xiàn)。設(shè)備工作會(huì)產(chǎn)生較高的溫度，這是由于設(shè)備零件之間的摩擦產(chǎn)生的，溫度增高會(huì)使設(shè)備內(nèi)的潤(rùn)滑油體積增大，潤(rùn)滑油的密度會(huì)縮小，油質(zhì)會(huì)變得更稀，從而容易造成潤(rùn)滑油的泄露。

由于這種控制電纜蝸輪蝸桿減速機(jī)的蝸輪和蝸桿分別是用青銅材料和硬度較高的鋼材制成的，所以，隨著機(jī)器的長(zhǎng)期使用，蝸輪和蝸桿相接觸的部分會(huì)出現(xiàn)一定程度的磨損。因?yàn)槟p而產(chǎn)生的金屬屑會(huì)下沉到減速機(jī)的底部，所以影響了底部零件的運(yùn)行，從而造成了一定成度的磨損問(wèn)題，這樣支撐軸承的損壞等一系列零件損壞的問(wèn)題就會(huì)發(fā)生。

2改造方案

2.1改造思路 通過(guò)以上對(duì)控制電纜減速機(jī)結(jié)構(gòu)和故障原因的分析，表明出現(xiàn)故障的主要問(wèn)題是蝸桿的軸向運(yùn)動(dòng)，如果能夠?qū)p速機(jī)中蝸桿的軸向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行阻止，那么就能夠把所出現(xiàn)的一系列問(wèn)題解決。通過(guò)對(duì)控制電纜減速機(jī)結(jié)構(gòu)的研究，發(fā)現(xiàn)此次研究的減速機(jī)蝸桿下面雖然已經(jīng)運(yùn)用了固定螺母，但是問(wèn)題還是沒(méi)有從根據(jù)上得到解決，雖然運(yùn)用固定螺母防止了蝸桿向上的軸向運(yùn)動(dòng)，但并沒(méi)有阻止蝸桿的向下軸向運(yùn)動(dòng)。

蝸桿的向下軸向運(yùn)動(dòng)是造成零件損壞的原因，所以為了使蝸桿停止向下的軸向運(yùn)動(dòng)，采取了以下措施。根據(jù)蝸輪蝸桿減速機(jī)的具體結(jié)構(gòu)和大小，增設(shè)一套裝置防止蝸桿的軸向運(yùn)動(dòng)。這一套裝置的工作原理是間接的在減速機(jī)蝸桿的軸頭上放置推力球軸承裝置，通過(guò)此裝置來(lái)達(dá)到防止減速機(jī)蝸桿的向下軸向運(yùn)動(dòng)。

2.2改造方案 為了克服減速器中軸向力的影響，我們可以選擇的最直接的方案是將向心推力軸承進(jìn)行推廣使用，它不僅可以承受徑向載荷又可以承受軸向載荷，但是我們必須要保證它在承受徑向載荷能力的運(yùn)作過(guò)程中不能小于原來(lái)軸承的數(shù)值，當(dāng)然，這個(gè)理論建議我們是通過(guò)徑向載荷的原設(shè)計(jì)中經(jīng)計(jì)算得來(lái)的。在滿(mǎn)足上述條件的基礎(chǔ)下，我們可以選擇的軸承尺寸一般來(lái)說(shuō)都不符合原始安裝的尺寸。當(dāng)然，我們也可以選擇在蝸桿直徑不小于原尺寸的條件下更換新蝸桿的方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以滿(mǎn)足所選軸承的安裝尺寸，同時(shí)也能對(duì)機(jī)體上的軸承孔進(jìn)行加工。

2.3改造步驟 以下是對(duì)蝸輪蝸桿減速機(jī)蝸桿的固定方式進(jìn)行改造，具體改造措施如下：使用四條型號(hào)為M8×25的螺栓，連接在蝸桿下方的蝸輪蝸桿減速機(jī)箱體之上；將帶有頂尖的軸件安裝在減速機(jī)蝸桿的底部，頂尖向上并插入減速機(jī)蝸桿低端位置的盲孔里面；在蝸輪蝸桿減速機(jī)蝸桿的下部分安裝上述中所說(shuō)的推力球軸承，并且要讓推力球軸承伸出軸頭2毫米；推力球軸承的下半部分使用螺桿直接作用于推力球軸承，防止蝸輪蝸桿減速機(jī)蝸桿作向下的軸向運(yùn)動(dòng)；最后使用平墊和鎖母對(duì)調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行強(qiáng)化固定。

法蘭盤(pán)，長(zhǎng)度為85毫米，直徑為130毫米，運(yùn)用的材質(zhì)是45#鋼。法蘭盤(pán)要根據(jù)減速機(jī)的結(jié)果進(jìn)行加工，通過(guò)對(duì)減速機(jī)結(jié)構(gòu)的研究和對(duì)推力球軸承的測(cè)量把法蘭盤(pán)的上方打孔，打孔的直徑是68毫米，長(zhǎng)度是45毫米，下方加工成螺紋孔，螺紋孔的長(zhǎng)度是40毫米；推力球軸承，通過(guò)以上對(duì)減速機(jī)結(jié)構(gòu)的研究，最后確定選用的是51307推力球軸承，減速機(jī)的蝸桿直徑是70毫米，渦輪直徑是270毫米，傳動(dòng)比是90，再計(jì)算出蝸桿所受的軸向力；一個(gè)頂部帶尖的金屬圓盤(pán)，所使用的的金屬材料同樣是45#鋼，此金屬圓盤(pán)的作用是連接蝸桿與推力軸承，在連接的過(guò)程當(dāng)中同時(shí)也傳遞了壓力；墊片，直徑為70毫米，厚度是5毫米，材質(zhì)同樣為45號(hào)鋼；緊固螺母，直徑是64毫米，厚度是50毫米，材質(zhì)是45號(hào)鋼；調(diào)節(jié)螺栓，直徑是64毫米，長(zhǎng)度是75毫米，調(diào)節(jié)螺栓也需要根據(jù)減速機(jī)的結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)加工，上方加工成螺紋，下方加工成38毫米的方頭，材質(zhì)是45號(hào)鋼，對(duì)調(diào)節(jié)螺栓的改進(jìn)方便了以后的使用，同時(shí)也對(duì)調(diào)節(jié)蝸桿的游隙具有很大的幫助。對(duì)設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)：在裝置安裝的時(shí)候?qū)ξ佪單仐U減速機(jī)的部件和箱體施加的壓力嚴(yán)禁超過(guò)其承載的限制，并滿(mǎn)足機(jī)械部件之間的各項(xiàng)指標(biāo)，如垂直、傾斜的角度等；更換潤(rùn)滑油的周期，改裝完成后初次使用，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)間達(dá)到四百小時(shí)的時(shí)候要更換潤(rùn)滑油，之后的更換潤(rùn)滑油的間隔時(shí)間控制在四個(gè)小時(shí)左右即可；對(duì)蝸輪蝸桿減速機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油量進(jìn)行定期的檢查，隨時(shí)保持蝸輪蝸桿減速機(jī)內(nèi)有足夠運(yùn)行使用的潤(rùn)滑油量；對(duì)于蝸輪蝸桿減速機(jī)外部的各種粉塵、油污等及時(shí)清理，這樣有利于設(shè)備的散熱。

總結(jié)：

通過(guò)對(duì)蝸輪蝸桿減速機(jī)進(jìn)行改造之后，解決了斗輪取料機(jī)控制電纜蝸桿的軸向運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，使零件的損壞程度得到明顯的改善，同時(shí)提升了支撐軸承的使用期限，有效的提高了蝸輪蝸桿減速機(jī)的使用效率。這種改進(jìn)措施經(jīng)過(guò)一年以上的時(shí)間實(shí)踐，設(shè)備運(yùn)行期間一切正常，還消除了一些如設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)問(wèn)題等，所以，此次對(duì)于蝸輪蝸桿減速機(jī)的改進(jìn)措施是切實(shí)可行的。

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