弹簧板连接分段式大齿圈技术研究

李浩 苗闯

摘 要：目前，对于分段式大齿圈，只有德国SEW公司研制生产此类产品，国内对于分段式大齿圈的需求只能来源于SEW公司。国内依然停留于传统材料的整体或者两段（四段）大齿圈的生产应用。国外产品昂贵的价格和不及时的售后服务，使得打破国外产品在国内的垄断地位成为必然趋势。有鉴于此，我公司预将分段式大齿圈技术国产化，并将之与各行业工作机的传动部件共同做到“成套化”、“国产化”、“环保化”、“节能化”。

关键词：齿圈；弹簧板；分段；自主研发

中图分类号：TQ050.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）11-0142-02

Abstract： At present， for segmented large ring， only Germany's SEW company developed and produced this kind of product， the domestic demand for segmented large gear ring can only come from SEW company. Domestically， it remains the traditional material of the whole or two-stage （four） large gear ring production applications. The expensive price of foreign products and the untimely after-sales service have made it an inevitable trend to break the monopoly position of foreign products in China. In view of this， our company will firstly make large segmented ring gear technology localized， and get it and the transmission components of working machines in many industries to achieve "complete set"， "localization"， "environmental protection" and "energy saving".

Keywords： gear ring； spring plate； segment； independent research and development

前言

分段式齿圈主要应用于水泥厂的回转窑和磨机、采矿处理的回转窑和磨机、制浆和造纸的制浆鼓、电厂的中速磨煤机、化工厂的回转窑和干燥机、冶金行业的熔炉和转炉、食品加工的旋转烤箱和干燥机、环保行业的垃圾焚烧炉等等带有回转工作主机的领域，以及遍布了各个行业。

伴随着市场的飞快发展，各行各业的生产线也在不断向着大规模发展，更多更大规格的分段式齿圈应用到了各个行业当中。

在回转体主机边缘驱动结构中，根据主机的工况环境不同，在窑/筒体固定方式中分为三大类：

（1）通过弹簧板连接（焊接紧固）到窑/筒体上的分段齿圈。

（2）通过法兰连接（螺栓紧固）到窑/筒体上的分段齿圈。

（3）通过焊接法兰连接（螺栓紧固）到窑/筒体上的分段齿圈。

在熱窑/筒体（回转窑）应用：因为筒体受热会发上膨胀变形，所以弹簧板安装在窑/筒体上，从而保持齿圈的位置固定。

在冷窑/筒体（磨煤机）应用：可以用安装法兰或焊接法兰安装在窑/筒体上，从而保持齿圈的位置固定。

我公司基于通化建新镍铁矿项目生产的弹簧板连接分段式大齿圈，成为我公司自主研发的新型产品之一（图1所示）。

1 齿圈结构说明

1.1 弹簧板连接分段式大齿圈的结构

大齿圈的结构大致有：若干齿段（由大齿圈规格型号决定）、高强度螺栓和销轴（齿圈的主要连接件，主要用来承受各齿段带来剪切力等）、弹簧板（大齿圈的主要部件，焊接在主机筒体上，用来传递较大扭矩）。

1.2 弹簧板连接分段式大齿圈的安装方式

随着材料科学的发展和更加现代化的加工制造能力的应用，弹簧板连接分段式大齿圈以它独特的结构、简单方便的加工、拆装、更换特点，解决了传统齿圈各种问题。

（1）安装时，将销轴的油孔均应预先充满钠基润滑脂ZN-2（GB492-77）。

（2）为了保证弹簧板与窑筒体的焊接质量，首先应使弹簧板在无压紧情况下与筒体紧密贴合，检查合格和定位后按“向旋转”所示箭头方向进行焊接操作。

（3）大齿圈安装公差：大齿圈径向圆跳动公差≤1.5，大齿圈端面圆跳动公差≤1，大齿圈与相邻轮带的轴向中心线偏差≤3。

（4）密封垫与挡油环及分段式大齿圈的结合面必须涂以密封胶，以保证密封严密。

（5）挡油环现场就位安装完后，将其齿段的对接缝焊好并打平磨光。

1.3 弹簧板连接分段式大齿圈的润滑系统

对于齿圈的润滑，我公司可提供以下几种润滑系统：

（1）浸油润滑：即传统的浸油润滑方式，可根据齿圈啮合情况或客户要求采取齿圈浸油或小齿轮浸油等方式。

（2）喷油强制润滑：配备油池以及润滑泵，对啮合部位进行强制喷油润滑。

（3）喷雾强制润滑：采用喷雾润滑装置，让润滑油以油雾形态润滑齿圈，可增强齿部表面湿润能力，当油雾高速撞击到表面时会转变为液态，在齿轮表面形成润滑油膜，同时可防止油雾通过下载缝隙溢出到空气中。

（4）油脂润滑：用润滑脂涂抹在大齿圈齿面上进行润滑。

2 大齿圈分段优势说明

传统齿圈由于分段尺寸大，普通滚齿机和立式车床很难满足要求，运输成本也比较高，弹簧板连接分段式大齿圈对于传统大齿圈的缺点进行了很好解决，对比传统齿圈结构有以下几个优点：

（1）加工性优势：传统方法铸造的大齿圈，多数采用整体铸造或两段（四段）铸造，对于大齿圈即使分成四段，每段仍然体积巨大，需要大体积的铸造砂型，如此大的铸造砂型必然会导致铸造质量不好控制、易产生瑕疵等问题，造成后期加工和热处理工序需要大规格的加工机床和热处理设备，这样就直接导致加工质量不易保证，同时热处理效果达不到要求等问题。而弹簧板连接分段式大齿圈则是根据齿圈型号的不同，将齿圈等分为偶数段的齿段，每个齿段长度保证在1-2m左右。因为每个齿段的体积很小，所以在普通规格的加工机床与热处理设备上即可完成加工与热处理工序，每段齿段都可以做到高精度，高质量，保证了整体齿圈传动精准平稳。

（2）互换性优势：齿圈的每个齿段都是完全互换的。如果大齿圈上的单个齿段意外损坏时，新的齿圈齿段能很方便的替换掉受损部分，使设备快速恢复生产。而不像传统齿圈需要将整个齿圈拆下来更换或等待将来损坏程度更大时整体更换。

（3）材料性优势：弹簧板连接分段式大齿圈采用QTD1

050-6等温淬火球墨铸铁材料，此材料具有强度高、塑性好、质量轻的特点和优势，想对比20CrMnTi调质普通锻钢具有：弯曲疲劳和接触疲劳、动载性能高、极好的耐磨、抗磨性的优点。

3 经济效益分析和应用前景展望

弹簧板连接分段式大齿圈新结构和新材料的应用，和国外进口产品相比，具有同等性能价格低、售后服务和维护及时等显著优点，彻底改变了该类产品依赖进口的历史。

弹簧板连接分段式大齿圈是将一个整体大齿圈均分为偶数段完全相同的小齿段，模具成本可降低60%-85%左右。同样因为每个分段体积小，普通规格的加工机床与热处理设备上即可完成每个齿段的加工与热处理工序，大大节省加工成本，能耗成本。相对传统齿圈而言，弹簧板连接分段式大齿圈是分段状态运输发货，现场装配成整体，对于包装成本可降低至少50%以上。

弹簧板连接分段式大齿圈是单段加工，组装使用，如果单个分段意外损坏，可方便更换掉受损分段，这样就大大增强了大齿圈的互换性。

参考文献：

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