钢包回转台驱动减速机传动比的核算及结构改进

胡占伟 苏文淦

(日照钢铁有限公司板材制造部，276806)

钢包回转台是现代冶金行业连铸操作中应用最普遍的运载和承托钢包的浇注设备，通常设置于钢水接受跨与连铸浇注跨柱之间。通过回转台回转实现不间断的钢水浇注，回转台驱动减速机是回转装置正常连续生产的核心设备。

1 减速机传动比核算

1.1 齿轮结构

某钢厂钢包回转台使用的某型号减速机在运行过程中发生上端盖裂纹止动不转，停机下线拆检后进行分析，其内部齿轮啮合示意图如图1所示，其中箭头只表示齿轮间的相对运动方向。

序号1、2为圆弧锥齿轮，其余皆为直齿，螺旋伞齿轮具有传动效率高、传动平稳、工作可靠等优点。序号3、4、5构成一行星轮系，动力从齿轮3输入，从行星架H1输出；齿轮6、7、8构成另一行星轮系，动力从齿轮6输入，从行星架H2输出；而输出齿轮与钢包回转台回转支承齿轮啮合。齿轮1通过键连接与减速机输入端相连。

行星轮系的特点之一是可采用多个行星轮来分担载荷，但实际上，由于制造和装配误差，往往会出现各行星轮受力极不均匀的现象。为了降低载荷分配不均匀现象，常把行星轮系中某些构件做成可以浮动的，以减轻载荷分布不均现象，即均载装置[1]。而该减速机由3、4、5构成的行星轮系中，行星轮4为可浮动的；由于行星轮4的浮动，使齿轮6也可以浮动，所以在由齿轮6、7、8构成的行星轮系中，太阳轮6和行星轮7都是可以浮动的。

1、2—伞型齿轮 3—太阳轮 4—行星轮 5—内齿圈 6—太阳轮 7—行星轮 8—内齿圈 9—输出齿轮H1—行星架 H2—行星架图1 减速机齿轮啮合示意图Figure 1 Diagram of gear engagement for reducer

1.2 传动比计算

由图1可知，该减速机为3级变速，1级变速是通过两个螺旋伞齿轮相啮合实现的，2级和3级都是通过行星齿轮系实现的。已知z1=13，z2=41，z3=15，z4=42，z5=102，z6=21，z7=31，z8=84，z9=20，由此可求得该减速机齿轮1到齿轮2的传动比为：

i12=ω1/ω2=z2/z1=41/13≈3.15

为了计算行星轮系传动比，可通过将行星轮系转化为定轴轮系来计算，即将行星轮系整个机构加一个角速度“-ωH”，使之绕行星架固定轴线回转，各构件之间的相对运动仍保持不变，而行星架的角速度变为0，即行星架静止不动。行星轮系转化成定轴轮系，如图2所示。由齿轮3、4、5构成定轴轮系，齿轮5在行星系轮系中为固定锁死的内齿圈，即ω5=0。i35H为：

i35H=ω3H/ω5H=(ω3-ωH)/(ω5-ωH)=(ω3-ωH)/(0-ωH)=

1-ω3/ωH=1-i3H=z4/z3×z5/z4=-z5/z3=-102/15=-34/5

即i3H=1-i35H=1-(-34/5)=39/5=7.8

式中，齿数比前的“-”号表示在转化后的定轴轮系中，齿轮3与齿轮5的转动方向相反。

图2 转化轮系示意图Figure 2 Diagram of wheel system transformation

同理，可求得由齿轮6、7、8构成的行星轮系的传动为：

i6H=1-i68H=5

由图1可知，ω2=ω3，ωH1=ω6，ωH2=ω9，则i19为：

i19=i12·i26·i69=i12·i3H·i6H=123

综上所述，该减速机传动比与该减速机标识125接近，可近似地实现给定的传动比。

2 结构改进

减速机在运行过程中不转，检查发现减速机上固定端盖开裂，与钢包回转台回转支承齿轮啮合的输出齿轮下半部分齿面存在较明显磨损，拆检后发现输出齿轮轴连接行星架部位开焊。经分析：

(1)该端盖化验结果为HT200材质，材质选取存在缺陷。

(2)通常情况下，尤其重载的齿轮传动，为了保证传动载荷沿齿轮啮合时的接触线均匀分布，应采取增大轴、轴承及支座的刚度，布置轴承对称，以及适当限制轮齿宽度等措施，同时尽可能避免齿轮做悬臂布置，即齿轮轴的两个支承皆在齿轮的一侧[2]。

该减速机与回转台外齿圈相啮合的输出齿轮9通过1根传动轴盘与行星架H2相连，行星架H2、传动轴和齿轮9三者之间并无相对运动，构成一个整体，如图3所示。对这个整体起支承作用的轴承和传动轴盘均在齿轮9的一侧，相当于一个悬臂布置，所以有必要增加支座的刚度。传动轴盘组成中，传动轴与连接传动盘通过过盈满焊连接，其连接处焊缝开裂将导致输出轴部分作用力到减速机端盖，继而产生裂纹。

1—上端盖 2—传动盘 3—传动输出轴 4—轴承图3 原输出轴示意图Figure 3 Diagram of original output shaft

1—上端盖 2—改进传动盘 3—改进输出轴 4—轴承图4 改进输出轴示意图Figure 4 Diagram of improved output shaft

3 措施

(1)采取上端盖加厚5 mm，将材质从HT200改为ZG270-500。

(2)对减速机存在问题部位设计优化，如图4所示：与行星架连接的传动盘和输出传动轴连接部位厚度加高，焊接高度加高；输出传动轴与传动盘连接为型键结构连接，如图5所示，并焊接。

图5 型键结构Figure 5 Key type structure

(3)监控电脑增加钢包回转台启动运行电流曲线界面，进行日常趋势管理。规范钢水接受跨

行车落包及连铸浇钢操作，避免钢包冲击回转台，致使回转设备受损或劣化严重，造成驱动阻力大。

(4)定期下线保养回转台减速机，避免上线周期长导致非计划停机。

4 结论

当前减速机上线后，两年内，运行平稳，通过对问题减速机的拆检，核实其传动比，并根据现场故障进行分析改进，对今后的设备维护很有裨益。