柳鋼中金熱軋F5減速箱齒輪蹦齒分析

付振剛 勞健 潘禮雙 梁爽

摘 要：本文通過對F5減速箱齒輪蹦齒進行了簡單的分析，產(chǎn)線建設(shè)前對產(chǎn)品的定位要有前瞻性，產(chǎn)線主要設(shè)備安全系數(shù)不能偏小，由于市場變化導(dǎo)致軋制品種改變而設(shè)備性能跟不上。

關(guān)鍵詞：齒輪蹦齒;輸出力矩計算

概 況

柳鋼中金900mm熱連軋2016年開始建設(shè)，2017年6月開始試機投產(chǎn);初始規(guī)劃主體設(shè)備有2座加熱爐、5臺粗軋機、9臺精軋機、2臺卷取機;在實際建設(shè)過程中私企考慮節(jié)省投資建成后的熱連軋主體設(shè)備有1座加熱爐、4臺粗軋機、9臺精軋機、1臺卷取機。初始規(guī)劃生產(chǎn)品種為不銹鋼：200系列 J4（0Cr15Mn9Cu2NiN）、300系列 （0Cr18Ni9-304），粗軋入口坯料厚度：150 mm，精軋機入口坯料厚度33-36mm，帶鋼寬度為650-730 mm時帶鋼厚度為2.2 - 6? mm。

在2019年1月19日現(xiàn)場點檢員巡檢中發(fā)現(xiàn)F5減速箱輸出人字齒齒輪有蹦齒現(xiàn)象，2019年6月20日停產(chǎn)檢修對F5減速機開箱更換人字齒輪，肉眼檢查下人字齒箱體內(nèi)軸承座底座及筋板焊縫未發(fā)現(xiàn)裂紋，更換完成后于2019年7月4日投入使用。

2019年8月28日巡檢發(fā)現(xiàn)F5減速機人字齒再次出現(xiàn)斷齒現(xiàn)象，9月8日停機檢修拆F5減速機檢查發(fā)現(xiàn)上下人字齒傳動側(cè)出現(xiàn)多處崩齒現(xiàn)象（見圖3），上人字齒操作側(cè)軸承跑外圈（見圖2），肉眼檢查下人字齒箱體內(nèi)軸承座底座及筋板焊縫發(fā)現(xiàn)筋板焊縫開裂，對上下人字齒崩齒處用不銹鋼焊條補焊修補臨時處理后回裝使用，F(xiàn)5減速箱無整套備件無法整機更換。

故障原因分析

一、軋制品種：投產(chǎn)后主要軋制品種為200系列J4，柳鋼2018年收購后開始試軋制200系列J5，目前主要軋制品種為200系列J3、J5。

從表1中可以發(fā)現(xiàn)我們可以看到，J系列的鎳、鉻成分其實并沒特別大的差異，或者說遞增遞減的規(guī)律。但是從碳含量、銅含量來看，是最為明顯的。銅含量：J4>J1>J3>J2>J5，碳含量：J5>J2>J3>J1>J4，含碳量越高鋼材硬度越高，因此J1-J5硬度排列：J5>J2>J3>J1>J4。

整條熱軋生產(chǎn)線設(shè)備性能在設(shè)計時是按200系列J4和300系列304設(shè)計的，而200系列硬度高于300系列。在生產(chǎn)線設(shè)計時軋制品種考慮的不夠全面，設(shè)備性能提升預(yù)留量小。

二、F5減速機力矩計算：F5減速機設(shè)計安全系數(shù)1.75，減速機設(shè)計輸出最大力矩為171500N/m，減速機減速比1.75。

①

T（N/m）為電機力矩，E（V）為電樞電壓，I（A）為電樞電流，n（r/min）為電機轉(zhuǎn)速

F5軋機空轉(zhuǎn)時E=918V、I=60A、n=328 r/min

2019年10月份提取F5軋機電機數(shù)據(jù)，空轉(zhuǎn)時：E=918V、I=60A、n=328 r/min。

軋制品種J5，軋制坯料規(guī)格620mm*160mm*10000mm，軋制成品規(guī)格620mm*2.0mm，拋鋼時F5軋機電機數(shù)據(jù)：E=1000V、I=2877A、n=398 r/min。

通過2019年10月份提取F5軋機電機數(shù)據(jù)計算出的減速箱輸出力矩明顯小于設(shè)計軋制力矩。熱軋廠軋機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲保存目前只能保存一個月的數(shù)據(jù)，2019年的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)沒有另外保存已無法提取，2019年F5減速機出現(xiàn)蹦齒問題后已對F5減速機降低軋制力保護齒輪箱，2019年10月份提取數(shù)據(jù)計算的減速箱輸出力矩不準確無實際對比意義。

三、減速箱設(shè)計分析：

F5減速機總重量14噸，減速機采用雙剖分結(jié)構(gòu)（見圖1），剖分線在上輸出齒輪軸中心線上，下輸出齒輪軸傳動側(cè)軸承底座焊接在箱體底板上（見圖5）、操作側(cè)軸承座在箱體上（見圖4），減速機為二級傳動，減速機軸承位未設(shè)計偏心套。

優(yōu)點：減速機雙剖分結(jié)構(gòu)簡單、重量相對三剖分結(jié)構(gòu)要輕、造價低。

缺點：減速機下輸出齒輪軸拆裝困難，需先將聯(lián)軸器法蘭拆除后才能降齒輪軸吊出，多次拆裝后軸承位磨損變形。減速機未設(shè)計偏心套在軋鋼廠現(xiàn)場無法對齒輪咬合進行調(diào)整。

四、減速箱返廠維修：

熱軋廠停產(chǎn)年修整機拆F5減速箱返廠維修，減速機到東力現(xiàn)場后拆開減速箱根據(jù)實際情況確定維修方案。

更換下輸出齒輪軸傳動側(cè)軸承座，下箱體底板安裝面銑3mm后補焊10mm鋼板，上下輸出齒輪軸操作側(cè)軸承座補焊6mm，補焊完成后對箱體進行退火拋丸處理。退火完成后下箱體底板補焊的鋼板銑掉4mm，上箱體結(jié)合面銑0.5mm、下箱體結(jié)合面銑2.5mm保證減速機輸出中心線高度，，上下箱體裝配后上鏜床重新鏜孔。

下箱體拋丸除銹后發(fā)現(xiàn)下輸出齒輪軸傳動側(cè)軸承座底座焊縫有明顯的裂紋，將焊縫用割槍吹掉后重新補焊，用長條筋板焊接加固，現(xiàn)場與東力技術(shù)專家分析是下輸出齒輪軸軸向竄動偏大造成焊縫開裂。

結(jié)束語

通過軋制品種變化、減速箱設(shè)計等方面的原因分析，得出F5軋機主減速機在設(shè)計時為降低成本設(shè)計安全系數(shù)偏小、減速機結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理。

參考文獻

[1] 成大先? 主編? 機械設(shè)計手冊（第六版） 冶金工業(yè)出版社? ?2016年