某公司年產50萬t水泥粉磨站2005年9月份投產，使用的Ø3.2mx13m球磨機所配主減速器為MBG20/16型，速比10.59。在安裝與使用過程中，主減速器出現(xiàn)多次重大故障，在認真分析設備故障產生的原因后，進行了合理的改造與維修，經(jīng)過逐步完善，設備達到了使用要求。
1、增加減速器箱體基座
    原設計減速器沒有安裝基座，減速器在地腳螺栓澆筑后，固定在基礎上，當減速器出現(xiàn)質量問題需拆卸時，必須割斷地腳螺栓，安裝也費時費力。因此，我們在減速器下面增設了底座，以方便減速器的安裝及維修。
    在減速器與混凝土基礎之間加一個結構件基座，基座連接尺寸保證安裝要求，強度滿足設備使用要求。將原來混凝土基礎打開一個1.6m寬、0.4m深安裝基座的基槽；對原來的8條地腳螺栓進行縮短處理，形成地腳螺栓與基座連接，基座與減速器連接的結構形式。在拆卸減速器時只需把減速器與基座間的連接螺栓拆除即可方便地拉出減速器。
2、減速器結構及性能
    該減速器是單邊單傳動，即只有一個輸出齒輪與磨機筒體上的大齒輪相嚙合，減速器結構見圖1。

    高速軸是采用雙列調心滾子軸承支撐的模數(shù)為10的斜齒輪軸；中間軸采用滑動軸取支撐；輸出軸采用雙列調心軸承支撐，除與中間軸相嚙合的一組斜齒輪之外，輸出齒輪為模數(shù)20的直齒輪，直齒輪與輸出軸采用鼓形花鍵齒連接，齒輪內腔與軸之間安裝2套關節(jié)軸承，這一結構保證輸出齒輪有10的自由調心能力，增大直齒輪與磨機大齒圈（齒數(shù)為232個，模數(shù)為20，直徑為4 640.786mm）的嚙合精度。
    所有裝在軸上的齒輪全部采用大過盈配合傳遞動力，減速器配一潤滑油站對所有潤滑油點強制潤滑，潤滑油用N320號極壓齒輪油，油站配有列管式水冷卻器冷卻潤滑油。
3、減速器傳動構件出現(xiàn)的故障及解決措施
3.1  中間軸滑動軸承發(fā)熱
    在空載及半負荷試車時中間軸滑動軸承頻繁發(fā)熱，最高溫度超過70℃，致使滑動軸承合金面出現(xiàn)燒損，減速器無法連續(xù)運行。
3 .1.1原因分析
    經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，潤滑油冷卻能力不足，滑動軸承間隙過大、接觸角位置不合適，是滑動軸承發(fā)熱的主要原因。
    1)運行過程中產生大量熱量，雖經(jīng)強制供油潤滑冷卻，但由于冷卻能力不足，導致滑動軸承溫度超高。
    2)滑動軸承間隙過大，致使中間軸在滑動軸承內跳動度大，很難在軸承腔內穩(wěn)定定心運行，不僅容易產生震動導致設備運行不平穩(wěn)，而且不利于均勻承載潤滑油膜的形成，極易引起滑動軸承發(fā)熱。同時，由于間隙過大，會出現(xiàn)傳動軸理論中心距與實際中心距偏差過大，不利于設備穩(wěn)定運行。
    3)滑動軸承巴氏合金面接觸角應該是最大受力位置，在刮研時是主要精修面，而其它位置不進行刮研精度要求。原設計兩片滑動軸承接觸角開在正下方，而實際情況或按受力位置分析，中間軸在運行過程中主要受力位置不在正下方，而是在水平側面偏上部，所以，接觸角位置也應該調整到受力位置才合適。
3.1.2解決辦法
    1)調整滑動軸承接觸角位置，減小軸與滑動軸承間的間隙。按軸徑、減速器運行最高溫度、潤滑油膜的合理厚度等進行理論計算，同時結合多年處理滑動軸承問題積累的經(jīng)驗，直徑為中260mm的滑動軸承間隙量為0.25～0.30mm合適，原設計的0.35～0.46mm間隙量偏大。所以，在更換滑動軸承時，把實際間隙量調整到0.25mm。接觸角位置按理論調整到最大受力區(qū)即可。但為增大滑動軸承的承載能力，減少單位面積上的載荷，降低摩擦面產生的溫度，最后決定對整個滑瓦表面進行全部精確刮研。經(jīng)運行使用，設備運行平穩(wěn)，噪聲降低，效果非常理想。
    2)對滑動軸承進行強制冷卻。解決滑動軸承發(fā)熱最直接的方法就是強制冷卻。通過對滑動軸承瓦結構及裝配空間的認真研究，最后確定采用在滑動軸承瓦上鉆孔通水的方式。改造方法見圖2。
 
    具體步驟如下：
    ①在滑動軸承瓦上均勻鉆12個通孔，水從一側孔進入，然后在瓦內12個圓孔通道內循環(huán)冷卻后排出。
    ②在進出水方向上，把每兩組孔中間銑出對應的通水槽。
    ③在瓦兩側用精加工的6mm厚的壓圈把通水孔壓牢，壓圈與瓦間用小沉頭螺釘加AB膠粘合劑壓緊。
    ④進水口與出口用M16mm螺栓鉆孔后與軟管連接進出水管。
    ⑤在使用前要通水試驗，試驗壓力不低于0.5MPa。
    ⑥兩半瓦均采用這種形式制作，形成獨立的冷卻體。
    改后效果非常好，滑動軸承溫度比原來降低25～28%，中間滑動軸承溫度沒有超過41℃，再沒有因為發(fā)熱問題停產。
    3)加強潤滑油站的冷卻能力。設備自備的潤滑油站使用列管式冷卻器，冷卻面積為10m2，即使冬季氣溫在O℃以下時，供油溫度仍然會超過45℃。為了進一步降低設備運行時的溫度，保證設備安全運行，新增一臺8m2板式冷卻器串聯(lián)在油路上，對潤滑油進行冷卻。這種冷卻器占地小，冷卻效果好，經(jīng)過使用，即使在夏季氣溫超過30℃時，設備供油溫度也超不過40℃，對穩(wěn)定設備運行起到非常重要的作用。
    經(jīng)過以上的改造及技術處理，中間軸滑動軸承發(fā)熱問題得到徹底解決。
3.2高速軸故障分析及改造方案
    減速器驅動功率1600kW，高速軸轉速1480r/min，軸承頻繁出現(xiàn)高溫，使用壽命偏低，軸承游隙由0.15mm增大到0.50mm，嚴重超標。
3.2.1  原因分析
    減速器高速斜齒輪軸上安裝2套雙列調心滾子軸承，軸承外形尺寸為Ø170mmxØ310mmx110mm，軸承型號為23534，由瓦房店軸承廠生產。軸承內外圈均用定位環(huán)進行定位，外圈定位環(huán)被軸承端蓋壓緊，定位環(huán)與端蓋間在安裝時預留0.20～0.30mm間隙；內圈被高速軸肩及聯(lián)軸器壓緊。高速軸完全依靠這2套軸承承載徑向力與斜齒輪傳動的軸向力。
    導致高速軸軸承頻繁損壞的主要原因如下：
    1)用雙列調心滾子軸承承受帶有軸向力的支撐布局不合理。雙列調心滾子軸承一般安裝在只有徑向力支撐的布局中，或者小載荷的軸向布局中也有個別使用。如果在軸向力的傳動中使用，必然會造成軸承偏離原來的球面運行軌道，雖然是雙排滾子運行，但實際上只有一排滾子既受軸向力又承受徑向力，另一排滾子只承受徑向力，受力傾向理論上也較小，導致雙排滾子磨損不均，極大降低了軸承的使用壽命。經(jīng)過幾套軸承使用后游隙檢測，2排滾子游隙相差0.03～0.06mm，充分反映出這種布局結構的不合理。另外，由于2套軸承內外圈均進行定位（一般這種軸承是一側定位，另一側軸承外圈不定位處于自由狀態(tài)），并且外圈被箱體殼體壓緊，根本不會竄動，在裝配高速軸時，根本不可能讓2套軸承滾子均在球面軌道承載中心，必然使安裝后的軸承受力不均，降低軸承的使用壽命。
    2)軸承選型偏小、承載能力不夠也造成軸承頻繁損壞，有2套軸承是在潤滑完全正常的情況下，僅僅開機幾分鐘就燒壞抱死。這些問題除由于軸承裝配結構布局不合理，造成軸承安裝時達不到軸承最佳受力狀態(tài)外，軸承承載能力設計余量太小是最主要原因。經(jīng)過計算，在1480r/min轉速時，23534軸承最大承受徑向載荷能力僅為1678～1762kW。而實際減速器輸入功率為1600kW，已經(jīng)接近軸承承載極限，尤其在啟動過程中，在達到理論轉速之前，軸承實際承載可能超過額定承載能力，導致軸承在啟動過程中就燒損。同時高速軸是斜齒輪軸，在運行時會產生6 500～8 000N的軸向力，這也減少了軸承承受徑向力的能力，增大了高速軸運行不穩(wěn)定性的因素。
3.2.2改造方案
    結合現(xiàn)有減速器箱體及高速軸的結構，在不動減速器箱體的情況下，把原來86mm寬的滾動軸承改造成150mm寬的滑動軸承，不僅增大了軸承的承載能力，而且有非常合適的布置空間，并且能對滑動軸承進行強制水冷卻，從根本上解決高速軸承溫度高、頻繁損壞的問題。用固定在高速軸上的止推板，把軸向力傳遞給滑動軸承，實現(xiàn)高速軸軸向、徑向受力布局。同時在滑動軸承瓦上設計有冷卻水槽，可對滑動軸承強制冷卻。改后結構見圖3。
 
3.2.3  改造安裝要點
    1)充分利用減速器箱體孔的位置，在不改變箱體的情況下進行滑動軸承的結構設計，同時通過強度及承載能力的計算，內徑為Ø170mm、寬度為150mm的雙油楔液體動壓滑動軸承許用載荷5.5～6.5kl\l，完全可以滿足高速軸承載的需要。
    2)水泠卻結構設計。如圖3所示，在滑動軸承瓦外表面中間開一條70mmx35mm環(huán)形冷卻水通道，通過在箱體上加工連接的進出水管，對高速軸滑動軸承進行強制冷卻。
    3)潤滑結構設計。如圖3所示，滑動軸承的潤滑是滑動軸承設計的重點之一。第一，油量要比滾動軸承大；第二，存油槽的數(shù)量、位置要合適；第三，要兼顧傳遞軸向力的止推板與滑動軸承端面的潤滑；第四，要結合實際，在有限的空間位置完成潤滑結構設計。兼顧以上因素后的方案為：在箱體上鉆一個Ø16mm的進油孔向滑動軸承供油，油量比原滾動軸承大一倍多，潤滑油可直接進入第一個存油槽中，在滑動軸承瓦上用一根1800過渡導油管把潤滑油通人第二個存油槽中，形成雙油槽配油潤滑的結構形式。在油槽靠近止推板一側，開Ø3mm小油孔通入端面，端面加工環(huán)形油溝，實現(xiàn)止推板與滑動軸承端面的潤滑。
    4)止推板的加工要求。止推板作為傳遞軸向力的主要部件，在加工時一定要做到：止推板內孔留出足夠的加工余量，熱裝在高速軸上，過盈量不小于0.08mm；止推板的端面與高速軸滑動軸承位置軸徑必須同時加工，以保證止推板的端面與軸的垂直度。最終保證滑動軸承端面與止推板端面的平行度，否則，滑動軸承端面因受力木均會發(fā)熱。
    5)滑動軸承瓦的加工工藝要求�；瑒虞S承瓦是由兩半20號鍛鋼組成的整體，合口面由4條定位銷釘將2片瓦把緊定位，合口面用0.03mm的塞尺檢測不能有縫隙。由于滑動軸承端面與止推板摩擦，所以在加工時一定要保證瓦內孔、外圓的同軸度，同軸度的偏差不大于0.025mm；相對瓦外圓中心，端面跳動度不大于0.025mm�；瑒虞S承巴氏合金的澆灌按肯規(guī)工藝加工，采用錫基巴氏合金，保證合金層不脫落、無氣孔等缺陷即可。
    6)滑動軸承的刮研�；瑒虞S承內孔表面采用整面刮研方式，不刻意刮研接觸角，對瓦面多方向研磨檢查，以保證接觸精度在各方向上均勻一致�；瑒虞S承與軸間的間隙為0.15～0.20mm，考慮箱體壓緊時滑動軸承可能有微量變形，刮研滑動軸承時間隙可取公差上限。高速軸組裝到減速箱體后，要用塞尺檢測間隙量，不能低于0.15mm，否則要拆下重新刮研。刮研好瓦內孔后再刮研端面，把軸豎起研磨軸承端面，直至端面與止推板完全接觸。
    7)高速軸安裝�；瑒虞S承刮研好后，2片滑動軸承抱在軸上打好定位銷組裝一體，把導油管安裝好，進行0.5 MPa以上的壓力試驗無滲漏方可安裝�；瑒虞S承瓦背面要涂密封膠，防止水套中的冷卻水滲漏，在半面減速器箱體上調整止推板與滑動軸承端面的間隙量，保證兩側間隙之和在0.30～0.50mm，然后對減速器進行組裝。檢測猾動軸承徑向游隙合適后，精確測量滑動軸承與軸向密封端蓋的間隙值，磨定位隔環(huán)端面，壓緊滑動軸承端面密封端蓋，保證滑動軸承軸向無竄動。
    8)檢測試車。高速軸安裝后要保證軸向竄動量在0.30～0.50mm，徑向游隙為0.15～0.20mm。具體檢測辦法如下：在電動機端聯(lián)軸器沒有組裝之前，用斜鐵撐聯(lián)軸器間的縫隙，用百分表在另一端測量軸的竄動值，取最大值為軸向游隙量，徑向游隙用塞尺檢測，檢測合格后安裝端蓋。安裝外部潤滑油管道時一定要對
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