辊压机传动系统常见故障和预防

Common Faults and Precaution for Transmission in Roller Press

辊压机传动系统常见故障和预防

Common Faults and Precaution for Transmission in Roller Press

Common Faults and Precaution for Transmission in Roller Press

王宇航，庞杭洲，崔冬，赵玉良

1 前言

传动系统是辊压机系统的重要组成部分，其每个环节可靠稳定的工作对于辊压机粉磨系统的正常运行具有重要意义。本文从设计和使用的角度对传动系统的一些常见故障进行分析，找出故障的原因，提出排除故障的措施，以提高传动系统的运行稳定性。

2 减速器输入轴轴头漏油

影响减速器轴头密封效果的因素很多，其中的两个因素是：

（1）输入轴的定心精度；

（2）密封接触的轴颈表面加工质量。

2.1 输入轴的定心精度

减速器输入轴支承轴承座的定心精度靠机床的加工精度和工艺来保证，这从根本上保证了轴承的定位精度，但轴承本身的间隙调整也会影响轴承的定位精度。图1和图2是辊压机减速器输入轴常用的两种轴承定位方式，图1是一端采用双列圆锥滚子轴承进行固定支承，另外一端采用圆柱滚子轴承进行浮动支承。图2是两端采用两个圆锥滚子轴承面对面进行两端定位。从图中可以看出，无论哪一种定位方式，当轴承间隙过大时，都会引起输入轴轴头摆动，破坏骨架油封唇口。所以，在现场操作维护过程中，如果发现减速器输入轴轴头出现摆动现象，应当拆下输入轴承端盖，检查轴承间隙，加调整垫，减小轴承轴向间隙，提高输入轴定心精度，这样就可避免损坏输入轴密封，也可减小施加在轴承上的附加载荷。

图1 输入轴的支撑方式1

图2 输入轴的支撑方式2

2.2 和密封接触的轴颈表面加工质量

减速器轴头密封采用的是骨架油封。骨架油封的密封原理如图3所示，旋转油封的唇口和轴之间形成一个动压油膜，油膜与空气间的接触面在表面张力作用下形成了一个弧形弯月面，阻止了润滑油的渗漏，实现了密封。弧形弯月面的形成是密封的必要条件。要形成弯月面，最佳的油膜厚度在1～3μm，油膜厚度太小会造成唇口干摩擦，太大则会渗漏。

骨架油封的动态油膜的密封原理说明了骨架油封的唇口和轴颈表面之间依靠动态油膜来防止渗漏，要满足形成动态油膜的条件，对轴颈表面加工质量的要求就很高。密封轴头的一般加工工艺要求是：

·粗加工—淬火—磨外圆—抛光—棱角修圆

·45～50HRC

·Ra0.2～0.63μm

·轴颈公差h11

2.3 轴头密封沟槽的处理

骨架油封的密封唇长期在轴头上摩擦，时间久了，轴头上会磨出一个小沟槽，这也会导致密封失效，造成输入轴轴端渗漏油。图4是轴颈表面磨出沟槽的实例。

·在设备检修过程中，如发现轴上已经磨出了沟槽，可以采用以下办法进行处理和改进：

·将密封座位置改变，改变密封唇和轴颈的接触位置。

·用AB组分的LOCTITE轴面修复剂FIXMASTER进行修复。

·在密封位置设计单独的衬套，更换磨损衬套，改进设计。

3 减速器油温过高

减速器的入轴轴承设有测温装置，并在中控电脑上显示入轴轴承的温度，这个温度是用户观察减速器工作情况的一个重要参数。根据使用经验，辊压机减速器的入轴轴承温度一般的变化范围在50～75℃之间。由于环境温度、冷却循环水温度、通风条件、粉尘多少都会影响到减速器的油温，所以，入轴轴承温度的正常变化范围对于每台辊压机是不一样的。具体到某一台辊压机减速器的报警温度设置，应根据现场调试情况确定。某现场辊压机调试过程中将辊压机的跳停温度设置为70℃，但在实际工作中，减速器的最高温度常常达到71～72℃，导致辊压机频繁跳停。如果观察工作过程中温度没有快速的变化，这说明辊压机的跳停温度应当往高调，而不应拘泥于原厂家的调试设定值。

减速器在长期的工作过程中如果没有异常情况，温度应当始终在一个比较稳定的范围内变化，不应当在短时期内出现大幅度的增高或降低，否则，就可能是系统某个环节出了故障，应进行故障排查。

除上述原因外，还应对以下因素进行检查和排除：

·检查减速器有无异常噪音，减速器内部轴承损坏可能导致异常的噪声和温升。

·检查润滑站过滤器是否堵塞，过滤器是否需要清洗。

·检查进出冷却器水温差，要求进水温度≤30℃。一些水泥厂没有循环冷却水塔，或是循环冷却水塔不能正常工作，冷却水的进水温度在夏季达到了40℃以上，这肯定会导致减速器油温过高。

·检查热电阻接线是否松动。

4 齿面点蚀剥落

水泥生产设备一般都是24h连续工作，而且工作环境恶劣，因此，齿面点蚀是水泥齿轮设备的一种常见现象，最常见于回转窑开式驱动齿轮，这也是辊压机减速器的一种常见破坏形式。

齿面点蚀的原理是啮合表面反复受到接触挤压作用，产生细微的疲劳裂纹，裂纹沿表层不断扩大，使齿面出现小块金属剥落，形成麻点和斑坑。图5是齿面的常见点蚀形式。点蚀产生起始于节圆附近，会引起噪声和振动。齿面点蚀最初表现为麻点，后发展为连片麻点，再严重的会形成齿面剥落。齿面产生剥落时，检查润滑站过滤器，会有细小的铁屑产生，严重时会有片状铁屑。

预防和减少点蚀可以采取的措施包括：

·减速器初次安装工作一个月后，用低粘度润滑油清洗齿轮箱中的灰泥、铁屑，保证减速器内部清洁。

·使用含抗磨剂的高粘度极压齿轮油。

·齿面硬度不足，材料性能组织不均匀、热处理不合理会引起齿面点蚀。应控制齿轮毛坯质量，采用合理的热处理工艺。

图3 骨架油封的密封原理

图4 轴颈表面磨出沟槽

图5 齿轮齿面的点蚀破坏

·点蚀的破坏形式多见于内齿圈，采用渗氮、喷丸可以提高内齿圈的抗点蚀能力。

5 齿轮断齿

齿轮轮齿折断的情况并不多见，但由于断齿一般事发突然，并且会伴随剧烈的振动和附加载荷，产生的损害很大，常常导致一系列相关零部件的损坏，所以必须予以重视。图6是齿轮轮齿的两种断齿现象。

断齿分三种情况：

·疲劳断齿。轮齿长期受变应力反复作用，产生疲劳裂纹，裂纹逐步扩展，导致断齿：

·过载冲击断裂。减速器在运行过程中载荷突然增大，超过轮齿的抗弯曲能力，导致轮齿折断。

·脱落的轴承滚珠、松动的螺钉等掉入啮合部位，导致轮齿折断。

预防断齿的措施包括：

·保证辊压机空负荷启动，清除辊间堵料。

·保证辊压机下料连续、均匀，粒度符合要求。

·保证除铁器正常工作，防止大块金属落入辊缝。

·观察辊缝是否存在剧烈变化的现象，查找原因。

·校核齿轮的弯曲强度，计算弯曲强度安全系数SF＞2。

·在减速器输入轴端安装液力耦合器、软启动钢球联轴器，在过载状态下保护减速器。

·对减速器内部可能脱落的螺钉、螺栓采取可靠防松措施。

辊压机的辊面剥落是辊压机运行过程中必然会出现的情况，在发现辊面出现较大剥落时，应及时进行维护补焊。由于辊面剥落会造成辊压机系统的强烈振动，对减速器产生很大的附加冲击载荷，严重时会导致减速器轮齿折断，所以应当对辊面进行定期检查，必要时要及时维修辊面，确保辊压机平稳运行。

由于各种原因，包括喂料的均匀性、物料的一致性、辊面的剥落、卡料、进铁块等原因，辊压机系统在工作过程中会不可避免地存在冲击载荷。为了消解冲击载荷，保护辊压机系统的零部件，在设计传动系统时，应当在传动环节中采用软启动联轴器进行过载保护和缓冲吸振。常用的软启动联轴器包括液力耦合器和软启动安全联轴器。图7是在输入轴上安装液力耦合器的辊压机系统。

LR型软起动安全联轴器是西安重型机械研究所生产的一种专门用于冲击载荷场合的联轴器。图8是软起动安全联轴器结构示意图。

联轴器的工作过程为：主动轴带动转子旋转，转子上的叶片将壳体内的空腔分成2～6等份，叶片推动空腔中的钢球作圆周运动，钢球由于离心力作用沿联轴器半径方向运动，逐渐贴紧在壳体内壁，并沿壳体内壁滑动，随着转速的升高，钢球与壳体内壁间的摩擦力达到一定值时，钢球带动壳体旋转，达到同步状态。壳体通过销轴组件带动半联轴器旋转，将动力传递到工作机。

图6 齿轮轮齿的折断

图7 安装液力耦合器的辊压机传动系统

图8 软启动安全联轴器结构示意图

软起动安全联轴器的主要特点有：

·软起动性好。原动机起动时，联轴器处于打滑状态，可将带载起动变为近似空载起动，实现原动机的软起动。

·可靠的过载保护并可调节。当工作机过载或卡死时，联轴器打滑，限制了功率的增加，当异步电动机因过载导致转速下降时，联轴器可传递功率随转速迅速下降，有效保护电动机不被堵转。增减钢球的填充量，可调节过载保护功率值。

·节省能源与设备费用。由于实现了软起动，降低了起动电流，缩短了峰值时间，降低了能耗；同时，减小了设备的起动冲击，节省了设备维修费用。

·安装拆卸方便，工作可靠，运行中无需维护，承载能力大，外形尺寸小；但长时间打滑会发热严重，不适用于频繁起动或频繁换向的场合。

和液力耦合器相比较，软起动安全联轴器功率损耗小、免维护、体积结构小，能有效降低辊压机传动系统的载荷冲击，减少轮齿折断发生的概率。

6 行星减速器的有效润滑

据有关资料介绍，国内减速器因润滑不合理导致的齿轮失效占整个齿轮失效份额的25%左右。良好的润滑是保证减速器正常工作的重要条件，减速器制造厂家、主机厂和水泥厂用户都应给予足够的重视。

6.1 润滑的作用

减速器润滑油的主要作用是：在各个工作零件的接触面之间形成油膜，减少零件接触面间的摩擦；吸收减速器中所产生的热量，并使它逸散，使零件温度不致过高；吸收冲击和振动，降低噪声；排出污染物。

6.2 润滑油的选择

润滑油的选择取决于以下几个因素，包括：减速器的工作速度、载荷大小和环境温度。选择减速器的最重要参数是油的粘度。高速减速器润滑油的粘度比低速减速器低一些。在高速时，即使是低粘度的润滑油也能在轮齿接触面间建立起所要求的润滑油膜。而且，低粘度油在高速情况下产生的搅动较为轻微，因而功率损耗也少一些。但在低速时，发生在运动耦合面间的油膜比较薄，同时，低速齿轮的载荷比较大，因此，要求用高粘度的润滑油。辊压机行星减速器属于典型的低速重载运行，特别是低速级齿轮，速度低，载荷大，并且要承受辊压机系统频繁的载荷波动，不容易形成油膜，所以应当选择高粘度的齿轮油。

6.3 润滑油的使用

减速器在出厂前，制造厂家会在减速器的轴和齿轮表面涂上防腐油脂，这种防腐油脂对减速器的润滑有副作用，所以在加注齿轮油前，应用低粘度机油清洗减速器内部，清除掉油脂，同时也清洗掉减速器内部的铁屑和粉尘污染物。如果在减速器出厂后，由于施工原因，经过了几个月才安装到了辊压机上，这样就更有必要对减速器内部进行清洗。

在行星减速器安装调试完毕，带料运转400h或2个星期后（以先到期者为准），将润滑油全部放掉，用N100低粘度机械油清洗减速器内部，这一点非常重要，因为辊压机工作在多粉尘和冲击载荷非常严重的环境下，箱体内部可能会在初期的运行后积累很多污物。初次使用的润滑油用125μm的滤网过滤后，还可以重新使用。

在正常的工作条件下，应在减速器工作2000h后，或连续运转3个月后更换润滑油，如果延长换油周期应对润滑油定期检查。换油时，减速器内的旧油也应清理干净，因为残留的油会起催化剂的作用，加快新添加的齿轮油的变质速度。

润滑油在存放保管过程中，必须把不同种类和不同牌号的油分开来存放，应有明显的标识，油品不允许露天存放，不同厂家生产的润滑油不能混用。

7 结论

辊压机传动系统虽然包含了很多环节，但由于辊压机系统的自动化程度较高，很多运行参数如电流、油温、辊缝间隙等都可以从中控电脑和现场仪表上观察到，这给辊压机传动系统的维护和设计提供了方便和依据，只要在现场实践中不断观察、总结和改进，就能减少故障率，提高运行效率。

[1]渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会.渐开线齿轮行星传动的设计与制造［M］.机械工业出版社，2002.

[2]庞杭洲,王宇航.辊压机行星减速器的运行与维护［J］.新世纪水泥导报,2006.1.

[3]庞杭洲,王宇航.辊压机行星减速器的润滑设计［J］.新世纪水泥导报,2006.1.■

TQTQ172172.639639

B:B

10011001--61716171（20122012）0606--00320032--0404

中国重型机械研究院有限公司，陕西西安710032；

2012-02-27；编辑：赵莲