减速机高速齿轮轴断齿及断轴的分析与对策

李刚

摘 要：通过对回转窑主减速机高速齿轮的断齿和断轴进行详细的分析和计算，从而帮助大家真正找出事故的原因所在和相关的错误，并及时地提出相应的改进措施，以便更好地避免同类的事故再次发生，并在最后保证生产正常有序地进行。

关键词：减速机；高速齿轮；齿轮轴断齿；齿轮轴断轴；策略分析

引言：

减速机的高速齿轮断轴和高速齿轮断齿本身对于回转窑的正常运转都有着非常重要的作用和影响力。因此，如果想要保证企业能够始终正常维持生产，从而使得其经济效益有所提升，那么就一定要对减速机的高速齿轮断轴和高速齿轮断齿的原因和对策进行全面的分析，这样才能够保证之后所有的生产都能够更好地进行。

1.回转窑结构示意

在炼钢的过程中，活性石灰是非常重要的造渣材料，其本身也是一种非常活泼和反应能力强的材料，从长远的角度来看，活性石灰也在烧结中占据着非常重要的地位[1]。某公司总共布置了4条回转窑，其规格为4m*60m。其中第一期的两条石灰于2015年建造投入使用，其所生产的活性石灰为转炉炼钢的重要材料，其规格大于5mm，而被用作烧结的石灰大都小于3mm。

整个回转窑的结构主要又筒体、支撑装置、传动装置、窑尾、密封窑头和窑头罩子组成。其主要的特点包括：第一，整体采用的是与制造规模相适应的直径和长度都比较适中的窑型；第二，在主传动的过程中，采用的是调速电机来进行加工，并在工作的过程中设有辅助的电机，整体工作稳定且灵活；第三，整个窑头和窑尾都设有完整的密封结构，不仅密封效果非常好，而且结构也不复杂。整个回转窑的示意图如下图所示：

2.相关参数与断齿断轴的情况

某企业采用了YSNP255M2-6型号的回窑主转机，其内部额定功率为16kW，内部转速为980r/min。辅助传动电器的额定功率为18.6kW，平均转速为1480r/min。此外，该企业采用了YNS1240-80VIBD-L型号的减速机，中心距为1240mm，整体速度比为80。副减速机的型号为YNS395-I-L，其中心距为395mm。该企业的减速机高速齿轮结构来看，其齿轮轴的材质为35CrMo，法向模数为5，齿数为18，压力角为26度，螺旋角为13度。截面M-M有115mm。在原本设计中过渡的圆角尺寸为3mm。

3.事故回放

在故障发生前，该企业一直对回转窑的日常检修和维护非常重视，并对每次检查和维护的记录也变得相当重视。早在2015年4月7日时，在检查中发现回转窑的设备主减速机在运转时出现了异常，并且在转动中存在轻微的响动。当4月12日，工作人员再次对减速机进行检查和监控时，加入了能够频谱分析的设备，但经过检查并未发现异常，但其主减速机的异常振动和异常杂音似乎有不断加强的趋势。4月21日，工作人员再次申请检查，最后才发现该主减速机的高速齿轮中发生了四处断齿的现象，之后在进行辅助传动凉窑停机进行更换时，发现主减速机发生了轴断裂的现象。

4.减速机高速齿轮断轴原因

4.1齿轮轴采用的材质并不符合整体设计的要求

在减速机正常运转的过程中，齿轮轴无疑发挥着非常重要的作用，因此齿轮轴的材质必须符合相应的设计要求。但是，在实际运用的过程中，很多齿轮轴采用的材质都没有严格按照图纸进行，从而导致在实际运用的过程中，齿轮轴对外部应力承受的能力有很大下降。本文在以4.2%浓度的硝酸溶液作为反应试剂的基础上，对两种不同材质的齿轮进行取样处理。之后，在反应的过程中尤其还需要准备一定量的酒精。在经过一段时间的腐蚀之后，我们可以将齿轮轴放在显微镜下进行观察。经过观察可以发现，50号钢材质的齿轮轴整体结构为网状，并在其表面伴随着一定量的片状珠光体。42CrMo材质的齿轮轴样品所显示的是回火索氏和少量的铁素体。

通常情况下，索氏体在经过一阶段的处理之后，其强度和韧性都会表现出很大的优越性。一般情况下，50号的钢齿轮的强度并没有太多的受到魏氏组织的影响，因此，其钢的抗拉强度也并没有发生太大的变化。但由于魏氏组织的出现往往伴随着奥氏体晶体，对钢的力学性能能够造成很大的影响，因此在之后会对钢的冲击韧度造成很大的伤害。但，本文案例中齿轮中的魏氏组织由于在加热的过程中并没有对温度进行全程控制，从而导致其性能也会有所不同。最后，在高温下，齿轮轴的韧性也会因此降低，最终也就让齿轮发生了断裂的现象。

4.2疲劳或异物的卡入

从本文减速机高速齿轮的断齿中可以发现，一种断齿具有非常明显的疲劳特征，另外一种断齿则有着过载性折断痕迹的断齿。其中，伴有疲劳裂纹的断齿边上还有着小块的剥落，这完全就是因为疲劳接触而导致齿轮轴断齿。长期的疲劳接触会使得断齿表面容易被破坏，而且随着时间增加，其被破坏的部位会变得越来越严重[2]。但另外两个断齿总体呈现一次性断裂的特征，因此应该是由于减速机的齿轮内部突然卡入异物或者负荷增加导致的。

5.减速机高速齿轮断裂预防对策

针对上述事故中所发生的减速机高速齿轮断裂的事件，主要可以采用以下几个对策：第一，选择技术能力强和信誉较好的供应商，这样对使用和生产的稳定运行也会有很好的作用。

第二，在设备制造和检验的过程中，一定要通过对关键工序的把握来保证所有的现场设备的性能更上一层楼。如此次在减速机制造的过程中能够对其中间的部分进行详细的检查，那么自然就能够及时发现四个断齿内部存在的缺陷，并对其缺陷进行及时地处理，以便到后面能够有效防止断齿断裂。

第三，对所有关键设备一定要及时进行审查，并在审查的过程中及时发现并纠正错误，对一些精细部件的检查一定要慎之又慎，只有这样才能够最终避免事故的发生。

6.结束语

综上所述，减速机高速齿轮对于整体回转窑的运转都有着非常重要的关系。高速齿轮结构位置承受压力过大、高速齿轮采用的材质不符合生产要求以及生产厂家没有在减速机高速齿轮运行的过程中对其及时进行维护等都会造成减速机高速齿轮的断齿和断轴。因此，如果想要有效地避免减速机的断齿和断轴，尤其要做好每个环节的监控工作。

参考文献：

[1]李運生，楼天明，许安心.回转窑主减速机高速齿轮轴断齿、断轴分析与对策[J].浙江冶金，2014（1）：38-42

[2]杨丽，赵雅东.解析减速机高速齿轮轴的断裂[J].中国新技术新产品，2015（6）：88-92