提升機減速機高溫原因分析及整改措施研究

婁巖文

（山東東華水泥有限公司淄博萬華分公司，山東 淄博 255000）

水泥粉磨站輥壓機熟料提升機減速機夏季油溫高，處于高溫報警狀態(tài)，增加了故障風險。提升機傳動方式為雙驅(qū)動模式，即2 臺減速機同時帶動提升機運轉(zhuǎn)，減速機分東西兩側(cè)擺放，電機功率160kW，高速軸轉(zhuǎn)速1500rpm，低速軸轉(zhuǎn)速15.05rpm，油浴潤滑，在用油CKD320 齒輪油，加油量230L。提升輥壓機出口熟料，安裝于38m 高空、露天，常年受環(huán)境溫度、熟料高溫影響，尤其是夏季高溫陽光直射及高溫熟料輻射傳導熱量，減速機無冷卻水降溫。進入5月份處于高溫運行狀態(tài)，進入6～8月份處于高溫報警狀態(tài)，只能靠軸流風機降溫，減速機高速Ⅰ-Ⅱ道軸承每年有2～3 個月溫度超過80℃，油溫有2～3 個月超過70℃，安全運行受到極大考驗。冬季處于水泥銷售淡季可對減速機進行檢修及換油，夏季減速機軸承處于高溫狀態(tài)、故障頻發(fā)，一直是困擾企業(yè)的難題。經(jīng)過對軸承故障、齒面膠合、潤滑用油進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)軸承、齒輪故障均與潤滑有關(guān)，軸承故障出現(xiàn)前，油溫長期處于高溫狀態(tài)，對軸承、齒面磨損加劇，最終引發(fā)故障發(fā)生。針對減速機高溫問題制定解決措施，整改后消除了減速機高溫和故障隱患。

1 軸承與齒輪故障

1.1 軸承與齒輪故障

2020年5月2 日，巡檢人員日常巡檢時發(fā)現(xiàn)東側(cè)減速機Ⅱ道軸承聲音異常、振動大，測量軸承端蓋溫度86℃，維修人員打開減速機觀察口發(fā)現(xiàn)Ⅱ軸軸承已損壞，滾柱燒結(jié)，如圖1 所示。在線更換軸承，但是更換軸承后減速機異音未消失。2020年5月7 日，在例行檢查西側(cè)減速機過程中，打開減速機箱體發(fā)現(xiàn)Ⅱ道軸軸承也損壞1 盤。對東臺減速機再次開蓋檢查齒輪、軸承，發(fā)現(xiàn)減速機Ⅱ軸齒輪齒面寬度有長22mm 膠合、燒結(jié)痕跡，Ⅲ道軸齒面與Ⅱ軸齒面嚙合處有輕微膠合，如圖2 所示，檢查其他齒面均有不同程度點蝕，麻點疲勞剝落，非工作面點狀銹蝕。

圖1 軸承滾柱燒結(jié)

圖2 齒面燒結(jié)

1.2 軸承更換

領(lǐng)取軸承檢查外觀完好、無銹蝕，測量出廠游隙，符合標準。停機對東西減速機膠合、燒結(jié)的軸承和齒輪進行更換，軸承放入油池加熱油溫至100℃取出裝配，安裝后又對軸承安裝游隙進行測量，符合要求，減速機檢修更換軸承和齒輪投運后，噪音、振動雖已消除，但是油溫沒有降下來，從6月4 日開始出現(xiàn)持續(xù)高溫，7月2 日14:00 時，Ⅱ道軸軸承端蓋溫度86℃，軸承內(nèi)部實際溫度86℃+15℃=101℃，夜間軸承溫度72℃。點檢記錄如表1。

表1

從表1 中溫度記錄數(shù)據(jù)看，夏季減速機及油溫非常高，潤滑和散熱效果較差，油膜厚度降低，直接影響減速機使用壽命，甚至造成設(shè)備故障和事故。

1.3 在線用油取樣檢測分析

7月2 日，對在用油取樣檢測分析：粘度為165cst，機雜0.05%，水分500ppm，酸值0.25mgKOH/g，元素分析Fe55ppm，Cu18ppm，Ca32ppm，Si23ppm。 粘 度 由320cst降為165cst，可能原因長期高溫運行，齒輪剪切，油膜破裂；酸值由0.55～0.6 降為0.25mgKOH/g，說明油中添加劑消耗殆盡，抗氧性降低，引起非工作齒面銹蝕；油中Fe 含量55ppm，來源于齒面和軸承磨損的可能性較大；Cu 含量18ppm，主要來源于軸承銅保持架磨損，對軸承的危害較大，造成軸承滾柱與保持架配合間隙加大，運行中振動、噪音異常。

2 軸承與齒輪磨損原因分析

2.1 環(huán)境溫度和熟料高溫

夏季進場熟料溫度120～150℃，雖經(jīng)入庫倒運散熱，由輥壓機破碎后，進入提升機溫度仍達80～100℃，造成設(shè)備溫度高，由提升機主軸傳遞到減速機低速軸溫度升高。破碎后的粉料進入提升機料倉，因銷軸與軸套、粉料混合于料倉內(nèi)部，微分滲透到鏈條兩側(cè)的銷軸和軸套引起磨損，提升機負荷加大，經(jīng)過調(diào)取DCS 數(shù)據(jù)監(jiān)控對比分析，重新更換提升機料斗到夏季運行，運行電流變化幅度達10～15A。減速機為露天、高空安裝，環(huán)境溫度高，減速機潤滑方式油浴潤滑，沒有冷卻系統(tǒng)。夏季受到日曬吸熱，環(huán)境溫度高達50～55℃，箱體溫度高于80℃，通過軸流風機冷卻降溫，降溫效果不良。

2.2 滾動軸承失效與游隙分析

停機檢查發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈、外圈有磨損痕跡，2～3 個滾柱有不同程度燒結(jié)。軸承安裝時內(nèi)圈與主軸屬于過盈配合，長期工作在高溫環(huán)境下，外圈受熱膨脹縮小，測量軸承端蓋溫度86℃，軸承內(nèi)部實際溫度與端蓋相差15℃，軸承實際溫度101℃，在100℃時內(nèi)圈熱膨脹致使軸承游隙縮小，造成軸承發(fā)熱膠合、燒結(jié)，抱死，使軸承提前失效。Ⅱ道軸軸承滾柱燒結(jié)塌架主軸下沉導致Ⅱ軸齒面與Ⅲ軸齒頂嚙合異常破壞油膜而燒結(jié)嚙合齒面。

2.3 減速機用油分析

用油CKD320 重負荷閉式齒輪油，礦物級。傾點-8℃，四球機燒結(jié)負荷245kg，適合工作溫度65℃以下，如高于70℃，氧化速度加快，油品壽命降低，需頻繁換油，方能保持減速機軸承、齒輪安全運行。夏季油溫長期保持在80℃左右，氧化速度快，Ⅱ道軸承處轉(zhuǎn)速1400～1450rpm，油膜強度、四球機燒結(jié)負荷大大降低，引起軸承異常磨損壽命降低，嚴重時引起軸承滾柱燒結(jié)。軸承磨損、膠合發(fā)出了與原有頻率不同的異常聲音和振動異常，又會引起溫度再次升高，直至軸承膠合、抱死。CKD320 齒輪油是在油溫40℃下運動粘度是320cst，油膜厚度良好，但是隨著油溫的逐漸升高，油品老化速度加快，油膜強度和潤滑性能越來越低，當溫度達到80℃時，粘度還有48.2cst，油膜強度還有15%，油膜無法形成，滾柱與內(nèi)外圈、保持架直接接觸，造成摩擦熱更高，軸承嚴重磨損，引起軸承振動、聲音異常。軸承振動和聲音異常根本原因來自于潤滑不良，油品老化變質(zhì)，潤滑性能降低，換油不及時引起軸承磨損、膠合、燒結(jié)。由此推斷，潤滑不良是軸承磨損故障高的主要原因，設(shè)備短時間內(nèi)頻繁停機清洗換油，影響到設(shè)備安全運行，所以CKD320 齒輪油不適合該減速機潤滑需求。

3 減速機潤滑整改措施

3.1 提升減速機潤滑油品質(zhì)

選用適合高溫、重載荷的合成齒輪油，抵抗重載荷的同時耐高溫。根據(jù)考察、調(diào)研，選用適合減速機高溫的合成齒輪油 BESLUX GEARSINT 320，粘度320cst，粘度指數(shù)184，工作溫度-30～120℃，傾點-40℃，四球機燒結(jié)負荷315kg。合成齒輪油 BESLUX GEARSINT 320 與CKD320 技術(shù)性能對比，應(yīng)用BESLUX GEARSINT 320 更適合減速機潤滑用油，有效的保護齒面和軸承潤滑，夏季減速機油溫可降低8～10℃，按換油周期5年計算，軸承壽命8～10年，齒輪壽命10年。

3.2 在用油檢測與油品凈化

設(shè)定6 個月對在用油粘度、機雜、水分、酸值進行監(jiān)測分析，使之符合要求。因減速機處在高空、露天，天氣干燥，空中粉塵大，極易通過通氣孔進入減速機油箱，雨雪天氣及冬夏季溫差大油箱內(nèi)部產(chǎn)生冷凝水，增加油中水分含量。在減速機側(cè)增加一套油品凈化系統(tǒng)，對減速機油箱定時過濾凈化油中污染、磨損顆粒和水分，保持油中機雜0.02%以下，水分300ppm。

3.3 潤滑技術(shù)升級實施效果

2020年7月6 日對上述兩臺提升機減速機用油更換為BESLUX GEARSINT 320 合成油，潤滑系統(tǒng)改造后，選取7～10月各部軸承端蓋和油溫點檢記錄分析，夏季軸承溫度和油溫普遍降低10℃。減速機運行良好，軸承無振動，噪音明顯降低。換油后軸承各部和油溫情況如表2。

表2

減速機潤滑改造后效果非常明顯，完全達到了預(yù)期的目的，設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無異音，檢查齒面油膜良好，油液清亮，未發(fā)現(xiàn)有異常情況。

4 結(jié)語

通過提高提升機減速機的潤滑油品質(zhì)，提升潤滑管理，減速機油溫降低；提升油品清潔度，故障消除；充分驗證了機械設(shè)備故障的源頭是潤滑不良造成的，潤滑做好了，軸承、齒輪間摩擦系數(shù)就會降低，設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，壽命增加，才能更好地為生產(chǎn)服務(wù)。