減速機輸出軸直徑表：SEW減速機高速齒輪副崩齒分析及技改

某公司2條Φ4.2m×13m水泥聯合粉磨系統出磨提升機配套減速機為SEW-MC3RLHF08型。設備于2008年10月開始投入使用，運行時間不足3個月，2臺提升機減速機先后發生了高速齒輪副崩齒失效事故，返廠維修后，使用不久又發生了類似事故。在使用不到3年的時間內，減速機高速齒輪副發生了多次崩齒和超越離合器損壞事故，維修費用近40萬元。由于高速齒輪副采用弧形錐齒輪，歷來依賴進口，采購貨期長，成本高。在 2011年水泥銷售旺季時，減速機高速齒輪副再次發生崩齒事故。為盡快恢復生產，該公司對減速機實施改造，取消原故障頻發的高速齒輪副，采用三角皮帶傳動，取得了滿意的效果。

1　減速機存在問題及分析

　　SEW-MC3RLHF08型減速機具有結構緊湊，承載能力高，運轉平穩，噪聲小等優點，在水泥廠得到較為廣泛的應用。但在該公司磨尾提升機的實際應用中，該型號減速機卻出現很多問題，主要表現有機殼溫度較高、超越離合器損壞、逆止器損壞以及輸入端弧形錐齒輪崩齒失效等故障，其中，弧形錐齒輪崩齒事故的發生最為頻繁。經檢查分析，造成減速機弧形錐齒輪頻繁打齒的主要原因有：

　　1）減速機選型偏小。提升機供貨方設計選型不當，選用的減速機額定功率偏小，是造成減速機頻繁打齒的主要原因。經核查，SEW-MC3RLHF08減速機銘牌參數為：功率72kW，備用系數1.6。減速機的額定承載能力與正常生產時提升機的荷載比較接近，運行過程當中，機殼溫度高達85℃，無法滿足水泥磨長期滿載生產的要求。

　　2）減速機第一級齒輪副的承載能力比第二、第三級齒輪副的承載能力低，抗沖擊能力較弱，故弧形錐齒輪最容易受損。

　　3）提升機運行過程中，不時受到磨機系統產量波動的沖擊，減速機荷載隨著系統臺時產量的波動而發生變化，頻繁的波動沖擊使減速機高速齒輪副的使用壽命受到影響。

　　為維持生產，該公司采取了多種措施，如提高減速機齒輪裝配精度，使用風機加強減速機表面散熱，穩定磨機產量，加強事故預防管理等，但效果均不佳。

2　改造方案

　　根據設備的現場實際情況，本著“經濟簡便、客觀實用”的原則，在確保傳動裝置工作荷載、轉速和布置形式等參數能夠滿足提升機運行的前提下，取消第一級高速齒輪副，用皮帶輪代替。

2.1　減速機輸入軸的選取

　　拆除原輔助傳動裝置，選擇第二級傳動齒輪軸輔傳側軸伸端為減速機的動力輸入點，套接一根加長傳動軸，合理設計皮帶輪，即可獲得合適的輸出速度和扭矩，滿足生產的要求，達到利用皮帶輪代替第一級齒輪傳動的目的。加長軸采用45號鋼制作，孔軸過盈配合（Φ65 H7/r6），并輔以較緊的鍵連接。加熱對加長軸孔，套裝到減速機二級傳動齒輪軸輔傳側軸伸端上，即可完成加長軸的套接安裝工作，見圖1。

圖1　減速機二級傳動齒輪軸加長套接結構

2.2　電動機安裝位置的改造

　　原傳動裝置的安裝布置形式為：電動機—液力耦合器—減速機直連式。拆除液力耦合器和高速齒輪副，對電動機基礎進行改造，使電動機輸出軸中心線與減速機第二級齒輪軸中心線平行。改造前后傳動裝置的布置形式見圖2。

圖2　改造前后提升機傳動裝置布置

2.3　皮帶輪、三角皮帶型號規格

　　皮帶選擇SPD3800型，根數6根。皮帶輪基準直徑d1取250mm，采用實心型鑄鋼制造。經計算，帶速約為19.263m/s，符合帶傳動要求。

　　傳動比和從動皮帶輪的確定：

　　從動皮帶輪直徑的確定必須綜合考慮減速機的中心高度、機座現場安裝位置等因素。經測量，從動輪基準直徑必須小于780mm。在不影響提升機提升能力的前提下，適當提高減速機輸出轉速是可行的，為此，取帶輪傳動比i=3.0，故從動輪基準直徑d2=id1=750mm，從動輪帶輪采用輪輻式鑄鋼制造。改造前后減速機的總傳動比及輸出傳動比見表1。

表1　改造前后減速機的總傳動比及輸出傳動比

　　改造后，減速機輸出轉速比原來提高了4.341r/min，完全滿足高速板鏈提升機的工作要求。

2.4　電動機軟啟動和慢轉功能實現的改造

　　由于原驅動裝置的液力耦合器和輔助傳動裝置被拆除，無法實現軟啟動和慢轉功能。為了實現這些功能，必須對電動機的控制系統進行改造，即增設一套型號為6SE6430-2UD42-0GA0的西門子430變頻裝置，可滿足設備安全運行要求。該裝置采購成本約2萬元，比該機型原事故頻發的超越離合器價格（2.5萬元/個）還便宜，且貨期短，安裝方便，投入使用之后，設備運行平穩，維護成本低，節電效果明顯，做到一舉多得。

? ? ? 改造完成后的設備狀況見圖3。

圖3　改造后傳動裝置布置現狀

3　效果

　　本次技改并沒有提高原第二級、第三級傳動齒輪副的安全使用系數。第二級傳動齒輪軸因增設了皮帶輪，運行中多了皮帶輪自重力和皮帶傳動剪切力，理論上會使該軸軸承的使用壽命受到影響。但設備技改完成后投入運行至今已經4年多了，該減速機從未發生過一起軸承、齒輪損壞事故，使用效果比預期要好很多。減速機改造完成后，其故障率大幅降低，大大減少了設備的維護和維修成本，取得了良好的成效。

　　1）有效擺脫了該機備件依賴進口的被動局面，備品配件消耗費用大大降低。

　　2）有效地避免了減速機原高速齒輪副頻繁崩齒、超越離合器損壞等事故造成的停產的風險，設備運轉率大大提高。

　　3）拆除輔助傳動裝置和液力耦合器，使用變頻軟啟動裝置驅動電動機，不但使水泥磨系統擺脫了以前因液力耦合器和減速機高速齒輪副崩齒、輔助傳動裝置頻繁故障的困擾，節約了設備維護和維修費用，而且還節約了電耗。

　　4）技改后，減速機機殼溫度由85℃降低到65℃左右，更有利于設備的長期安全運行。