辊磨减速机行星轮抱死分析及处理

2014-04-25方鹏

水泥技术 2014年2期

方鹏

1 引言

我公司2号辊磨为德国进口莱歇磨，主要用于生产矿渣微粉，减速机采用弗兰德品牌，型号为：KMPP651，其结构为一级伞齿加两级行星传动。2013年3月9日，该减速机因功率过高报警，而且润滑系统回油温度急剧升高，晚上23：25减速机润滑站过滤器压差高报警，整个系统跳停。当我们检查过滤器滤网时发现有大量的黄色铜屑，经化验铜屑成分为CuAl10Ni，我们查阅设备图纸推测该合金来自二级行星轮中的铜瓦。经过咨询，弗兰德专家给出了同样的判断，并提供了具体的解决方案。随后，我们按照弗兰德公司出具的方案对该减速机进行了抢修。目前该减速机运行接近两个月且效果良好。现将具体原因、修复方案及预防措施简单描述。

2 原因分析

图1 推力瓦烧蚀

图2 铜瓦裂纹

图3 销轴开裂

该减速机自2008年2月份开始使用，到现在已运转5年多，运转率接近90%，因此设备或多或少存在老化问题，尤其是里面的合金瓦，由于自身硬度较低，一旦润滑不良很容易造成损伤。在拆检减速机时发现二级行星有一个行星轮堆积了大量的合金，且无法转动，证明我们的判断正确。在对该行星轮拆检中发现了以下三个问题：（1）两侧的推力瓦严重烧蚀熔化（图1）；（2）铜瓦处存积了大量油泥并将润滑油道堵塞，而且铜瓦整个开裂、轴向延展接近30mm（图2）；（3）销轴局部裂纹（图3）。

根据以上损坏分析，铜瓦润滑油孔堵塞之后，造成铜瓦急剧升温，温度升高到一定程度使得铜瓦受热开裂并且膨胀延展，最终与两侧的推力瓦接触，推力瓦受到挤压以后迅速升温最终烧蚀，销轴因此承受较大的扭矩及高温，造成裂纹。

3 处理方案

推力瓦、铜瓦、销轴的方案为按照尺寸重新制作备件。但在检测齿轮时发现其内孔圆柱度较差以至于变成椭圆，而且表面硬度下降，远远低于图纸要求（HRC55+5）。我们联系弗兰德公司欲购买该齿轮，对方回复该齿轮需要德国进口，加工周期为6个月，而且为保证齿轮啮合，建议6个齿轮一起更换。此时，我公司销售正处于旺季，该辊磨每天生产3000t微粉，停机6个月对我们的损失可想而知。我们联系弗兰德总部专家要求给出整改方案。对方经过详细计算给出如下方案：扩大齿轮内孔直径，再加一个过渡套，从而保证齿轮的硬度及装配要求（图5）。

3.1 过渡套材料选择

过渡套材料采用42CrMo。该材料强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度，用于制造要求强度更高和调质截面更大的锻件。

3.2 处理工艺

（1）锻打：目的是减小残留夹杂物的尺寸，使其成分趋于均匀，组织趋于致密，细化晶粒，改善钢的性能。

（2）粗车：单边留4mm加工余量。

（3）着色探伤：目的是检查工件是否有损伤，从而保证下一道工序顺利进行。

（4）完全退火：目的是使工件的内部组织全部进行重结晶，通过完全退火来细化晶粒，均匀组织，消除内应力，同时降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火作好组织准备（图6）。

图4 二级行星轮结构图

图5 齿轮处理图

图6 退火工艺曲线

具体过程：零件在炉温＞800℃装炉，立即通入甲醇：50～60ml/min、氮气：4～6m3/h；温度升到850℃之后甲醇：35～45ml/min、氮气：4m3/h；保温120min后随炉冷降温至650℃，停甲醇，氮气：5m3/h；降温至550℃时出炉空冷。

（5）半精车：单边0.75mm，从而满足下一步淬火的淬硬层＞0.5mm的要求。

图7 高频淬火

（6）高频淬火（图7）：该套由于工作面是套的内孔及两个端面，硬度要求HRC58-62，淬硬层＞0.5mm。因此，选择高频淬火，这样既能局部热处理，同时也满足硬度要求。另外，高频淬火时工件的冷却至关重要，为保险起见采用淬火液进行冷却；感应器距离工件的位置也非常重要，离得太近容易造成感应器受热，堵塞冷却水溢流孔，离得太远影响热功率的传递，一般控制在3～5mm。

（7）精车外圆及内孔：外圆最终尺寸为ϕ330t6，内孔最终尺寸为ϕ 330H6，这样保证外圆与齿轮内孔过盈配合，过盈量控制在0.2～0.3mm；内孔与铜套间隙配合，间隙控制在0.1～0.12mm。

（8）精车端面：将过渡套与齿轮进行冷装之后，对过渡套的端面进行精车，要求两个端面与内孔垂直度，圆跳度误差控制在0.02mm以内。

目前，该减速机已恢复生产两个月，二级行星振动值3～5mm/s，辊压9.0MPa，比表面积 440m2/kg，磨机产量也逐渐恢复到150t/h，运转状况良好。