軋鋼減速機(jī)失效分析與維修

廖斌　龔佳鵬

摘要：在整個(gè)軋鋼生產(chǎn)過程中，減速機(jī)是至關(guān)重要的一個(gè)設(shè)備之一，其質(zhì)量及運(yùn)行狀況對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性具有十分重要的意義。而在減速機(jī)中關(guān)鍵部件就是它的軸承，一旦軸承發(fā)生異常，就會(huì)給生產(chǎn)帶來很大的影響。 因此，深入探究并分析軋鋼機(jī)主減速機(jī)軸承實(shí)效的具體因素，在此基礎(chǔ)上給出針對(duì)性的優(yōu)化措施十分必要。

關(guān)鍵詞：軋鋼;減速機(jī);失效分析

在軋鋼生產(chǎn)線上，減速機(jī)是一項(xiàng)重要的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備。然而，由于它的工作環(huán)境比較惡劣，所以如果發(fā)生故障將對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)造成重大損失。 減速機(jī)是軋鋼生產(chǎn)線上最常見的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備，在軋鋼設(shè)備的中有著非常重要的地位，其工況惡劣，受載荷沖擊大，一旦發(fā)生故障，會(huì)造成巨大的停產(chǎn)損失。因此，分析軋鋼減速機(jī)常見的失效情況以及提出合理的維護(hù)方法。

一、軋鋼減速機(jī)的失效與維護(hù)

1、減速機(jī)齒輪失效分析。在實(shí)際作業(yè)過程中，軋鋼減速機(jī)最容易出現(xiàn)的一個(gè)問題就是齒輪的間歇性失效，出現(xiàn)這一障礙的原因主要是因?yàn)闇p速機(jī)一般處于同時(shí)支撐多機(jī)架運(yùn)行，所以其負(fù)荷較重。 另外，帶動(dòng)機(jī)甲的數(shù)量與規(guī)格、時(shí)間等處于一個(gè)不斷變化的過程中，作業(yè)環(huán)境變更強(qiáng)，故而減速機(jī)的負(fù)荷具有較為頻繁且大幅度的變化，這是齒輪實(shí)效的主要根源。 按照產(chǎn)生崩裂而脫落的狀況分析，可以判定為齒輪的整體性實(shí)效，其原因主要是因?yàn)辇X輪本身的強(qiáng)度較低。 在載荷的狀態(tài)下，齒輪根部帶來的彎曲應(yīng)力是最大的，加上在齒根的過渡圓角中會(huì)發(fā)生應(yīng)力的聚集，而且齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)中會(huì)給輪齒帶來附加性的載荷。

2、間斷性打齒。 這一問題不是因?yàn)辇X輪自身的強(qiáng)度、設(shè)計(jì)等因素造成的，而一般是由異物摻入或者是軸承蓋存在松動(dòng)、軸承存在損毀等導(dǎo)致的。

3、熔蝕性損壞。 如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)齒頂熔蝕、金屬發(fā)生遺位的現(xiàn)象就基本可以判定為是減速機(jī)的突然性斷油，因?yàn)樯儆?，齒輪之間的摩擦就會(huì)造成短時(shí)間內(nèi)溫度的驟然升高，使得金屬強(qiáng)度迅速變?nèi)跎踔寥刍?，加上?fù)荷重大的因素還會(huì)伴隨著金屬變形或膠合問題的出現(xiàn)。發(fā)生點(diǎn)蝕，脫落，擦傷和斷齒問題。 在一級(jí)被動(dòng)齒輪實(shí)效之余，也會(huì)給其他齒輪帶來或多或少的損傷，只是尚未導(dǎo)致實(shí)效。 軋機(jī)組主要減速機(jī)的齒輪更新較快，一般一個(gè)齒輪只有一年左右的使用壽命， 而這樣的頻繁更替不但影 響了經(jīng)濟(jì)效益，而且給工程進(jìn)度帶來了較大威脅。

二、軋鋼減速機(jī)軸承失效分析及維護(hù)

軋鋼機(jī)主減速機(jī)軸承由于其處于高速、重載、強(qiáng)沖擊的特殊使用工況下，并且軸承沒有相應(yīng)的潤滑、冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)致軸承的使用壽命較短。在一條軋鋼生產(chǎn)線中，一般由三架以上的軋機(jī)組成，在粗軋部分軋制速度相應(yīng)較低但軋制力較大，精軋部分軋制力相應(yīng)較小但軋制速度較快，粗軋和精軋中都伴隨著強(qiáng)烈的高頻率沖擊載荷。軸承平均壽命為6個(gè)月，常見失效形式為保持架支柱斷裂、部分脫焊，滾道及滾子表面完好，無疲勞剝落現(xiàn)象。造成軸承失效的主要原因是，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的沖擊載荷作用時(shí)導(dǎo)致軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)速瞬時(shí)降低，承載滾子轉(zhuǎn)速也隨之降低，而保持架隨同非承載滾子一起由于慣性仍以原速運(yùn)轉(zhuǎn)，造成保持架貫穿承載滾子的支柱與承載滾子之間產(chǎn)生瞬時(shí)撞擊，此后在滾子恢復(fù)正常轉(zhuǎn)速時(shí)與保持架支柱發(fā)生第二次撞擊，力量較前一次小，方向與前一次相反，因此保持架支柱始終處于交變剪應(yīng)力作用下并在支柱焊接部位和螺紋尾部產(chǎn)生應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致支柱沿焊接部位和螺紋尾部被剪斷。造成軸承早期失效的另一個(gè)原因是部分支柱脫焊，一些公司產(chǎn)品采用熔化保持架墊圈外端面黏結(jié)支柱端面的方法焊接，焊接強(qiáng)度較差，使用于沖擊或震動(dòng)載荷時(shí)容易脫焊，結(jié)合對(duì)軸承失效原因的分析，采取如下措施進(jìn)行改進(jìn)：

1、軸承套圈和滾子材料選用滲碳鋼20Cr2Ni4，經(jīng)過表面滲碳，再經(jīng)過淬火，使表面獲得很高的硬度，而心部較軟，所以能提高軸承的抗沖擊性。在軸承的結(jié)構(gòu)主參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，改變軸承追求最大額定負(fù)荷的常規(guī)設(shè)計(jì)方法，減小滾子直徑并增加滾子個(gè)數(shù)，同時(shí)增大滾子支柱孔和支柱直徑以提高支柱和保持架整體強(qiáng)度。這樣，軸承的額定負(fù)荷雖然略有降低，但由于滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，同時(shí)由于滾子直徑減小，套圈壁厚相應(yīng)增加可以提高軸承的抗沖擊性能。同時(shí)支柱直徑得以增大從而延長保持架的失效時(shí)間，延長軸承壽命。

2、在支柱焊接保持架的焊接工藝方面進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，應(yīng)用增大熔池的臺(tái)階焊口形式加強(qiáng)焊接強(qiáng)度;同時(shí)為了避免應(yīng)力集中，摒棄螺紋退刀槽，采用較小的過渡實(shí)現(xiàn)螺紋自然收尾，減小支柱受力時(shí)焊接部位和螺紋尾部的應(yīng)力集中。 在設(shè)計(jì)保持架端面和滾子端面接觸的那一面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在內(nèi)徑及外徑向端面斜切一角度，這樣做的好處有兩點(diǎn)：一是有利于潤滑脂進(jìn)入滾子支柱孔，改善了支柱和滾子兜孔之間的摩察;二是減少了保持架和滾子端面接觸的面積，減少了摩察熱，改善了接觸特性，從而避免了因過分摩擦引起的燒傷，膠結(jié)現(xiàn)象。由于軸承的工作轉(zhuǎn)速高，潤滑和冷卻條件較差，應(yīng)適當(dāng)加大軸承徑向游隙，另一方面由于軸承工作中存在強(qiáng)烈沖擊，軸承游隙又不能過大。

三、軋鋼減速機(jī)維修注意事項(xiàng)

1、在維修準(zhǔn)備階段，必須要認(rèn)真研究維修減速機(jī)的圖紙，準(zhǔn)確把握其機(jī)械構(gòu)造和特性，在熟悉圖紙的情況下進(jìn)行拆卸過程，且要按照步驟逐一完成，切忌亂拆亂卸。

2、由于減速機(jī)部件眾多，較為復(fù)雜，所以在開始拆卸之前相關(guān)工作人員需要在互相配合的兩機(jī)件上， 采用一致的字頭打印，以防在后續(xù)組裝中出現(xiàn)錯(cuò)亂情況，保障原位復(fù)裝，如果機(jī)件上保留了原來的印號(hào)，就必須在查明 之后才能進(jìn)行拆卸。

3、在打印時(shí)，必須要保障字跡字體的清晰度和大小、位置問題，選擇合理的位置，適合的字號(hào)，以方便查 看，同一機(jī)件上打印的位置要保持一致， 以方便后期查 找，要注意字頭不可以在齒面上。

4、減速機(jī)許多部件十分細(xì)小，所以卸下的一些小部件必須安全保管，以防出現(xiàn)損傷甚至是丟失，而在齒輪置 于地面環(huán)境時(shí)，軸下可以設(shè)置一個(gè)支架，并在齒面上放置木板，避免和地面接觸，以防止碰傷或潮濕生銹。在拆卸之前我們還需要準(zhǔn)確確定被拆卸機(jī)件具體位置和裝配間隙，做好相應(yīng)的標(biāo)記和記錄工作。

綜上所述，明確問題，尋找原因，并采取針對(duì)性對(duì)策， 就能夠在很大程度上保障軋鋼減速機(jī)的安全使用， 避免由減速機(jī)齒輪、軸承失效帶來的生產(chǎn)安全問題，為生產(chǎn)穩(wěn)定性提供一個(gè)良好的環(huán)境。

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