减速机常见故障与影响承载因素分析

刘清勤

摘 要：在轧钢系统中，减速机是轧钢机械设备的重要组成部分，是影响生产的关键因素之一。本文通过阐述减速机的工作原理，分析了减速机在使用过程中较为常见的故障及相应对策，以及影响承载因素分析。

关键词：减速机 常见故障解决 影响承载因素

中图分类号：TH132.46 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（b）-0079-01

1 减速机的工作原理、结构和功能说明

减速机是安装在电机和工作机之间的独立的闭式传动装置，一般由齿轮、箱体、轴承和盖环类零件组成，通过降低电机转速和增大扭矩，满足工作机实际工作需要。常见传动形式有圆柱齿轮、锥齿轮、行星齿轮和蜗轮蜗杆。减速是通过啮合的大小齿轮齿数比实现减速，因齿轮啮合过程中传递大扭矩，运行过程中会对零部件进行一个破坏，所以工业减速机在使用过程中出现故障属正常现象。达到一定使用年限或生产量时，减速机会出现局部损坏或全部损坏，此时需更换新零部件或整机更换，方能继续保证现场设备的正常运行。

2 轧机主减速机常见故障及相应的解决方法

常见故障一：减速机轴承部位过热或者轴承部位有噪音。主要原因：（1）供给轴承润滑油量不足，带不走轴承在运转时所产生的热量；（2）轴承压盖螺栓松动跑出导致摩擦轴承端盖所产生的热量和磨擦所带来的噪音；（3）输入轴或输出轴的密封件配合过紧，高速运转时产生的热量过大，直接传递至轴承部位；（4）轴承保持架损坏，内外圈、滚动体点蚀、磨损严重等会直接引起产生较大的热量和噪音；（5）轴承间隙过小或过大，也会导致过热和噪音。解决排除方法：（1）检查供给油量和回油孔是否堵塞，所使用的油品是否符合要求，是否变质等；（2）拧紧轴承压盖螺栓；（3）密封件与轴的配合尺寸；轴与轴承配合的轴径、轴承游隙应合适；（4）检查轴承，损坏及时进行更换。

常见故障二：减速机在运转时振动大，有异响。主要原因：（1）齿轮齿面点蚀严重、齿轮齿磨损严重，齿轮啮合齿侧间隙大、断齿等情况都会引起减速机振动大，有异响，并导致无法运行；（2）轴承损坏严重；（3）电机与减速机连接的联轴器磨损或同心度偏差过大，导致振动大，有异响；（4）地脚螺栓松动，导致整台减速机振动大；（5）外部连接设备运行不稳定所致，如电机编码器损坏；接轴损坏；轧钢时钢头部咬进轧辊时的冲击等；（6）减速机超载运转；（7）工作载荷不平衡；（8）润滑油被污染，杂质较多，油量不足，形不成油膜所致。解决排除方法：（1）检查更换损坏严重的齿轮、轴承；（2）调整联轴器的同轴度；（3）紧固地脚螺栓；（4）检查处理外部设备；（5）检查油品；（6）按规范要求运转；（7）调整平衡状态。

常见故障三：减速机渗油、漏油。（1）油封渗油、漏油有可能是螺栓松动、密封圈损坏老化或输入轴、输出轴出密封处磨损造成的；（2）减速机结合面渗油主要密封胶涂不到位，没均匀所致，透气帽处漏油则可能是油量过多、通气口堵塞所致的。解决排除方法：（1）需要检查螺栓并拧紧；检查密封圈以及输入轴、输出轴密封处的磨损情况，更换油封；（2）应该清洗、更换通气滤芯。

3 减速机的承载能力

轧钢生产线上的联合减速机是电机和接轴之间的关键传动装置，主要作用是将电机高转速和小扭矩转变成低转速和大扭矩传给轧机进行工作，即降低转速和增大扭矩，以满足工作机需要。影响减速机承载能力的因素：减速机本身零部件的制造和安装精度；原动机的不同类型以及工作机带来不同特性的影响；原动机与减速机连接时的安装精度和连接方式。

下面用一轧钢厂线材3H水平轧机减速机高速轴经常出现损坏的案例对齿轮失效进行简要分析。

3H减速机原始性能参数。

使用功率P=600 kW，输入转速N1= 800 rpm，减速机总速比i=60，输出转速N2=13.33 rpm。

第一级齿轮参数按照常规设计（A/Mn=50）进行选取：模数Mn=8，齿数Z1/Z2=17/79，螺旋角β=13，齿宽B=140，中心距A1=400。

齿轮承载能力计算依据为GB/T3480-1997《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》，工况系数KA=1.5。

计算结果：SH=1.115，SF1=1.743，SF2=1.705。

齿轮制造厂提供的齿轮检测报告和箱体加工精度报告，全部为合格。

现场3H减速机第一级齿轮在现场使用9个月时间后出现点蚀和剥落现象。现场原因查找如下。

（1）电机轴与减速机入轴的同轴度差0.25 mm。

（2）初步判断齿轮模数偏小。

（3）入轴比较长，渗碳淬火后变形大，磨齿后有效层深度偏浅。

针对以上三个可能的原因逐步进行分析和排查。

更换新备件，同时将电机轴和减速机入轴的同轴度控制在0.05 mm以内；使用14个月后出现仍然出现点蚀和剥落现象。

3H减速机改进性能参数：

使用功率P=600 kW，输入转速N1= 608 rpm，减速机总速比i=45.5，输出转速N2=13.36 rpm。

第一级齿轮参数按照经验公式（A/Mn<45）选取：模数Mn=10，齿数Z1/Z2=17/60，螺旋角β=11，齿宽B=140，中心距A1=400。

齿轮承载能力计算依据为GB/T3480-1997《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》，工况系数KA=1.5。

计算结果：SH=1.225，SF1=2.092，SF2=2.048。

更换上新改进的备件，继续进行使用，使用8个月左右时间，发现减速机振动明显，立即停机进行原因检查，发现高速轴同轴度偏差为0.45 mm，远远超过国家标准 0.05 mm，齿轮仍然出现点蚀和剥落现象。再次更换改进后的备件，同时加强3H减速机的点检、巡检工作，定期检测同轴度，未发现同轴度超过0.15 mm，使用至今已有4年时间，再也未出现过点蚀或剥落的情况。改进后的参数与改进前的参数进行对比，虽然接触强度提高10%，弯曲强度提高20%左右，不算太多，但从制造角度，有效层深度有一定增加，对齿轮的承载能力有较大幅度提高。同时，同轴度偏差超过0.15 mm后，对齿轮承载能力影响较大。以上案例只说明在轧钢线上冲击载荷非常大的工况下，选取齿轮参数时要与标准减速机参数的选取有所不同；电机和减速机的同轴度对高速级的齿轮承载能力影响较大。国内棒线材项目非常多，减速机故障类型多样，原始设计采用合理的选择齿轮参数、轴承类型、箱体结构设计非常重要。分析和查找故障要考虑到零件自身质量是否合格，轴承类型是否选择合理，轧制力矩是否超过设计要求，润滑情况是否良好等。现场数据收集越多，分析的原因将会越准确。现场的异常使用情况也可能导致减速机出现故障，突然出现的减速机故障会直接影响整条线产量，影响生产计划。有效地预防和高效地解决减速机出现的故障，保证生产设备正常运行显得尤为重要。另外，国内钢厂管理逐步走向规范，加强日常的点检、巡检能及时或提前发现故障前兆。对制作周期长或难采购的部件应有备库。

现代化钢铁企业市场竞争异常激烈，设备的稳定运行对于提高企业竞争力将是一非常关键因素，有效的预防和合理的安排维护检修，能够降低生产系统和设备维护人员劳动强度，有利于提高企业竞争力。endprint