行星齒輪減速機構成部件斷裂修複舉措
1減速機故障檢查情況(Condition),現象在現場將減速機的漲套拆卸並與輥壓機主體分離,運回機修車間內,對減速機各部進行分解檢查。當打開法蘭檢查到減速機第二級時,發現除了內部軸承(bearing)由於滾道磨損,軸承間隙超差而需全部更換外,在減速機第二級的三個行星齒輪(Gear)中有兩隻沿內孔局部有微小細裂紋,另外一隻齒輪沿外圈整個裂透,裂縫沿縱向長度500mm,裂隙寬約0.3~0.5mm.經與專業齒輪廠聯係檢查,測繪,該輥壓機減速機齒輪的基本參數如下:法向模數16,齒數30,壓力角20°,材質20CrNi2MoA,屬硬齒麵齒輪。
在國內,此種硬齒麵,精度又高的專用減速機齒輪短期內無配件可換,如國外訂貨需5~6個月以上,緊急測繪國內轉化製作加工也需30d左右。若不修複該減速機將給公司生產帶來重大的經濟損失(loss)。為了盡快恢複水泥生產,經廠內專業人員研究,並請示廠部後,決定對損壞斷裂(fracture)的減速機行星齒輪進行試焊接修複使用,對兩隻內孔處產生裂紋的齒輪進行止裂方法分別處理。
2該齒輪裂紋的原因分析。
(1)在齒輪製造時,有磨齒熱應力和熱處理相變應力的殘留,使齒輪疲勞強度降低,導致齒輪有原始裂紋的產生和存在。
(2)由於減速機內部軸承間隙偏大,齒輪齧合精度不夠,齒輪受力不均,長時間非正常運轉,造成局部裂紋產生或發展。
(3)在設備生產中,輥壓機入料分布不均勻,使輥壓機及減速機整體振動大,導致齒輪瞬間局部負荷過大,產生局部裂紋。
3損壞齒輪修複方法和方案。
針對減速機第二級行星齒輪(Gear)均需處理的情況,對其中沿齒根向內孔斷裂的齒輪進行焊接修複,另兩隻局部輕微裂紋的采取止裂方法處理。硬齒麵齒輪減速機為達到特別低的輸出轉速,可以通過兩個齒輪減速機相聯的方法來實現。當采用這種傳動方案時,可配置電機的功率必須依賴於減速機的極限輸出扭矩,而不能通過電機功率來計算減速機的輸出扭矩。
齒輪修複應滿足下列基本條件:(1)齒輪整體不變形F(2)必須有一定載荷強度G(3)運轉平穩。
4齒輪修複的焊接的工藝方法,要求及注意事項。
4.1修複齒輪的固定,裝夾方法利用車間內現有的40mm厚Q235鋼板,槽鋼架作為焊合工藝工裝底座,同時將兩根20號工字鋼固定在鋼板上作為立柱,水平對稱地支好30t千斤頂,使裂縫斷麵始終處於複原緊密結合狀態(盡可能恢複原加工尺寸和形狀)。具體裝夾方法。
4.2齒輪裂縫的焊接工藝。
(1)裂縫情況:裂縫自齒根至內孔厚度約60mm,(齒厚方向)裂縫長500mm.(2)由齒根向內側開坡口,尺寸要求:齒麵齒根處坡口要求刨深20mm,寬度為15~20mm,清理後焊接。
(3)內孔處坡口要求開深度38mm,寬度30~40mm,清理後焊接。
(4)焊材要求和選擇:根據圖紙提供編號(1.6587)確認行星齒輪材質為17CrNiM06(DIN標準),其對應材質化學成分.
(5)焊前要求:a製作固定(fixed)架,將齒輪裂縫壓合,初步檢查尺寸變化,並反複調整,直至吻合。b在焊前預熱時,采用階梯逐級升溫的方法,將溫度均勻提高到約300℃,並保溫2~3h. 4.3齒輪裂縫焊接的注意事項。
(1)沿齒輪(Gear)外部(齒根)位置向內側氣刨坡口,裂縫焊接坡口斷麵磨光,焊接中要保證無灰渣,此時注意(attention)觀察裂縫變化。硬齒麵齒輪減速機為達到特別低的輸出轉速,可以通過兩個齒輪減速機相聯的方法來實現。當采用這種傳動方案時,可配置電機的功率必須依賴於減速機的極限輸出扭矩,而不能通過電機功率來計算減速機的輸出扭矩。
(2)齒輪裂縫外部焊合完成後,再由內孔裂縫處向外側開焊接坡口,焊接中齒輪保持夾緊狀態。
(3)焊前將齒輪整體加熱,焊接位置均勻預熱至300℃左右(用測溫槍隨時監控預熱溫度)。
(4)齒輪裂縫焊接完畢,保溫6h後,對焊接位置進行修磨,兼顧軸承(bearing)安裝位置尺寸。
(5)一旦開始焊合,就不能間斷,要一氣嗬成。
4.4焊接縫精加工修整及尺寸複核(審查核對)。
經保溫6h,對焊接焊縫外觀進行修磨後,測量減速機齒輪的幾何尺寸變化情況(Condition),發現齒輪內孔約有0.35mm的變形,考量齒輪內孔裝有軸承(bearing)且根據生產(Produce)需求的緊急性,隨後在C6263車床上加工內孔及兩側卡環安裝槽,並修磨齒麵和齒形;檢查齒輪的齒頂圓直徑略有偏差,經綜合評估,確定不影響短期內使用。齒輪減速機是我國廣泛運用在華東地區、華東地區、用於塔引入式起重機機械的回轉機構,廣泛應用於冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建築、化工、紡織、印染、製藥等領域。
4.5齒輪焊合部位的探傷檢查。
該減速機齒輪(Gear)修複的焊接部位打磨加工完成後,清理檢查齒輪的焊接部位,先用清洗劑(DTP-5)清潔焊接縫的表麵,然後噴上滲透劑(DTP- 5),15min後再噴灑顯示劑(DTP-5),經全麵仔細地觀察焊縫,無新裂紋產生,齒輪的焊接質量和效果較好,達到預想的維修目標(cause)。
5修複齒輪(Gear)安裝使用的過程,效果水泥(材料:粉狀水硬性無機膠凝材料)磨係統輥壓機減速機的齒輪修複完成裝配後,將減速機運至現場安裝試機,設備運轉平穩,沒有發現異常問題(Emerson)和異常聲音,逐步增加輥壓機工作負荷至75%~80%後發現有輕微振動。運行一個月後,再次巡查確認設備狀態穩定可靠,於是輥壓機工作負荷提升至90%運行,運行二個月後,檢查測試(TestMeasure)減速機各部位情況良好,整體設備運行也正常,於是輥壓機工作負荷恢複至100%運行。該減速機在運轉期間經多次檢查,監測(Food Monitor)都沒有發現異常情況。
6水泥磨係統輥壓機減速機整體大修拆解檢查情況。
此次水泥磨係統輥壓機的減速機斷裂齒輪修複是非常成功的,減少了水泥生產損失(loss)12萬噸,增加利潤720萬元,同時贏得了製造新配件所需的時間,大大縮短了停機時間,經濟效益(Economic performance)非常可觀。