分流式穿孔机主减速机的制造

2013-01-27杨建忠

重型机械 2013年1期

杨建忠

(重庆赛迪工程咨询有限公司设备工程部重庆 400013)

0 前言

国内制造的φ720 mm无缝钢管轧制成套设备，其穿孔机主减速机采用了双分流式均载设计，由一个输入轴分别带动两个独立的下级齿轮传动链，再由两个独立的下级齿轮传动链共同驱动输出端大齿轮，主要通过上传动链的齿圈与轮毂之间互相机械式转动，来调整上下传动链齿侧间隙使其一致，双分流结构使齿轮箱总重量大大下降，齿轮箱内锻件重量，尺寸减小，齿轮箱整体尺寸紧凑。分流式穿孔机主减速机构的齿轮、齿轴模数大，输出端模数M=36;工件尺寸大，长5 312 mm×宽2 510 mm×高4 425 mm;重量大，该减速机总重176 t;且配合过盈量大，传递力矩大，最大承载扭矩4 900 kN·m。

本文介绍主减速机在加工和装配过程中的关键技术和经验，解决加工过程中出现的诸多问题。

1 加工工艺

1.1 齿轮及齿轮轴加工

大型人字齿轮轴热处理前进行预处理;大螺旋角磨齿滚齿角度进行预修正，齿面滚齿预留磨齿余量在常规基础上增加0.2～0.3倍;磨齿时为满足使用及装配调整要求，磨齿机余量分配之后，探头自动对中，砂轮根据退刀槽对中位置，左右旋向行程一致的情况下进行磨齿，严格保证人字齿轮左右旋向公法线偏差控制在0.01～0.02 mm以内;增加轴端热处理起吊孔，制定合理的热处理加工余量，减小热处理的变形量;适量增加人字齿轴两齿部中间退刀位置轴颈余量，增强整个齿轴抗弯曲变形能。

为了使齿的接触集中到齿宽的中央部分，而且不引起齿接触面积的减小，对齿轮沿齿线方向进行适当的修整;当齿轮齿面受外力产生变形时，为避免和与之啮合的齿轮产生干涉，降低冲击和噪声，延长齿轮寿命，对齿轮的齿顶进行适当的修缘，将齿顶的齿形切削成比正确的渐开曲线略呈凸形。

齿圈精加工时严格用节圆棒找正齿槽，内孔采用配备有内磨头的数控立车或半精车内孔后用数控组合磨床磨内孔进行精加工，保证了直径1 m以上内孔的表面粗糙度达Ra1.6 mm，圆柱度0.02 mm以内，同轴度0.025 mm以内，满足图纸要求。

齿轴装配的外圆尺寸达到1 m以上，要求精度高，因此，在轧辊磨床上加工，以两端精加工的轴颈找正，找正误差0.02 mm以内，修整中心孔后，精磨外圆至图纸要求，并靠平肩面，保证了图纸的表面粗糙度及形位公差，椭圆度0.02 mm以内、直线度0.02 mm以内。加工的精度高，避免在轴承孔内因咬合产生的挤压力导致结合面变形，保证了装配时齿圈与齿轴装配之间的自由转动。

齿轮齿轴模数及工件均较大，且配合过盈量大，为保证装配后齿轮的啮合精度，大齿轮均采用热装后精磨齿工艺。按齿轴上下两端的精加工轴颈找正，找正误差0.02 mm以内，重新车齿轮基面，再对齿轮进行磨齿。保证了齿轮齿轮轴的磨齿基准统一，消除了齿轮齿轮轴在装配过程中产生的误差，提高整体装配后的啮合精度。

齿轮箱中，相同模数的齿轮，齿轮轴均要求公法线一致，公法线偏差量基本都控制在0.01～0.015 mm以内，同时相应的做好配对标识，并且严格按图纸要求划键槽对齿加工线。这样可以保证上下传动链的啮合位置的同步。该减速机通过齿圈与轮毂之间0.06～0.10 mm的小间隙来调整传动链工作面啮合齿侧间隙大小一致，实现均载功能。调整齿圈轮毂，精加工时必须保证内孔外圆的形位公差，采用数控立车，轮毂因配合过盈量大，且为无键连接，采用热装在齿轴上后，再进行精加工。此外，为减小装配调整量，上下传动链齿轮齿轮轴多次进行对齿，根据实际啮合位置，齿圈轮毂装配时在齿圈与轮毂端面上划啮合位置线。

1.2 减速箱加工

该减速机的箱体重量大，总重达70 t多，总体尺寸大，长5 312 mm，宽3 160 mm，高4 425 mm，箱体焊接及机床加工难度大，尺寸精度不容易控制。为释放焊接及粗加工应力，减小箱体精加工时的变形，四层箱体拆开后进行二次退火;根据箱体的结构、尺寸，对箱体结合面及轴承孔的余量做了适当的调整。

箱体两轴承孔间跨距大，必须调头180°加工，通过在箱体侧面焊接辅助基准块加工、找正，保证了同一级轴承孔的同轴度误差不大于0.02 mm;箱体高度大，通过焊接辅助基准块加工、找正，保证各级轴承孔的中心距;轴承孔最大φ1 230 mm，为此专门定制了可调刀架，刀架调整精度可以达到0.01 mm，为了减小刀架自身重量对轴承孔精度的影响，刀架采用特殊的铝合金精制，在减轻刀架重量的同时，其钢性和韧性都很好，刀架可以直接安装在滑枕上进行镗孔，而且降低了刀架自身重量对轴承孔精度的影响。

1.3 销孔加工

齿圈与轮毂骑缝销孔的加工，销孔深度达450 mm，齿圈材质为17CrNiMo6，轮毂材质为40CrNiMo，两种材质加工性能不同，硬度相差较大，钻孔时钻头容易偏，而且齿轴两端轴承都已经装上，给加工、装卡、找正造成很大困难。

靠专用胎具定位，百分表找正轴承内圈端面，误差≤0.02 mm，按装配状态的端面跳动值用千斤顶将齿圈调平误差≤0.02 mm，并用塞尺检查轮缘轮毂周边间隙一致，压紧，因为销孔深度大，硬度不均匀，钻头及镗杆不稳定，钻头容易断，所以切削量只有0.10 mm，比平时少了4倍还要多。采用特别定制的硬质合金钻头，并使用特殊的加工切削液，先钻通销孔，再在对称位置扩孔留余量1 mm，检查端面跳动变化量≤0.03 mm，最后对称扩孔至图纸要求。

2 装配的关键技术

该减速机主要通过齿圈与轮毂之间的0.06～0.10 mm间隙来实现上下传动链齿侧间隙一致，达到均载功能，如果两者之间间隙过小，不容易装配;间隙过大，会影响齿面接触。

(1)齿轴装配与齿圈必须在室温下进行装配 (不可采用热装或冷装)，装配前在齿轴装配与齿圈结合面间涂抹二硫化钼或者机油等润滑剂。装配过程中:齿轴装配与齿圈不可采用强制外力压入，应利用齿圈自身重力装配;齿轴装配与齿圈需按照所划对齿线对线装配。齿轴装配与齿圈之间只有0.06～0.10 mm的间隙，将齿轴装配倒立，用水平仪找正;齿圈基面吊起来后用水平仪找正，保证两者结合面的平行，打磨清理结合面毛刺等，不得有高点，经过多次装配，齿圈轮毂装配成功。

(2)通过调整可调垫铁并用水平仪检查，确保箱体结合面水平，齿圈基面用百分表检测，误差≤0.1 mm，调整齿面接触，齿轮沿齿高方向接触斑点不少于50%，沿齿长接触斑点不少于70%，偏心套调整好偏心后固定，齿轮啮合侧隙达要求，用塞尺检测轴承径向游隙达要求，轴承的轴向间隙以调整环调整间隙达图纸要求。

(3)下传动链齿侧间隙调整，用工装特制的压板固定输入轴的轴向窜动，其余各级齿轴轴端把轴端螺母、透闷盖等固定其轴向窜动;输入、输出轴轴端面把合吊环螺钉，在两个吊环螺钉之间反向插入工装特制的橇杠，用千斤顶固定其沿轴线的转动，输入轴沿工作方向加载，输出轴反向受力，使下传动链工作面齿侧间隙为零。

(4)上传动链齿侧间隙调整，齿圈两端面拧入精制螺钉，通过钢丝绳用倒链拉齿圈，使齿圈与轮毂之间相对滑动，消除上传动链的齿侧间隙，用磁力钻打3个φ20 mm销孔，过盈冷装入销子，齿圈基面用百分表检测，误差≤0.1 mm，打表数值应当与上述数值吻合，固定齿圈轮毂，实现上下传动链的均载。

(5)在啮合位置，所有参与啮合的齿用钢印做啮合标记，松开销子，吊出轮缘及齿轴装配，送箱体钻精制销孔。

(6)如上述，回装齿轮箱至原始啮合位置，过盈冷装入精制销子，检查、记录接触、啮合间隙、轴承游隙等各项指标合格后，进行空负荷试车，按额定转速330 r/min高速时330～750 r/min正、反转各两小时，要求各连接件、紧固件不得松动，密封处、结合面处不得渗漏油，噪声接触满足图纸要求。