蜗轮蜗杆减速机常见故障原因与处理方法
2022-07-14姚雯聪
姚雯聪
（山西省民爆集团有限公司西山分公司， 山西 太原 030032）
1 蜗轮蜗杆减速机概述
1.1 设备特点
减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛[1]。
蜗轮蜗杆减速机具有传动比大、运行平稳等优点，广泛应用于化工行业、机械加工行业及自动化生产线等等。蜗轮和蜗杆是减速机的关键零部件，由于蜗轮蜗杆材料的不同，在运行过程中，会造成蜗轮蜗杆的磨损和失效。一般情况下，蜗杆材料硬度比蜗轮材料硬度大，因此，必须及时发现故障原因并及时处理。
RV 系列蜗轮蜗杆减速机，机械结构紧凑，体积轻小，一般用于低转速、扭矩大的设备上，把电动机高速运转的动力通过减速机的蜗杆输入传递到蜗轮输出上来达到减速的目的，蜗轮相等于齿轮，蜗杆相等于齿条。减速机工作时蜗轮不断受到蜗杆的磨损，蜗轮是减速机中最容易损坏的零件。蜗轮的损坏会直接导致减速机不能安全正常地工作，直接影响生产甚至会造成安全事故，引发重大人身安全事故。
1.2 机械结构
RV 系列蜗轮蜗杆减速机结构图，如图1 所示，其零部件有蜗杆、油封、法兰、轴承、箱体、挡圈、油封盖、蜗轮、油塞。RV 系列减速机箱体为铸造铝合金（ZL401）材料，重量轻、散热好。油封一般采用丁腈橡胶或氟橡胶的材质具有耐高温耐腐蚀等特点，是防止箱体内部润滑油渗漏。油塞是更换润滑油时候的排放孔，可以及时更换润滑油。法兰是与动力输入端的连接比如电动机。油封盖一般采用丁腈橡胶材质具有耐高温耐油耐磨等特点，保证油封座不漏油。挡圈采用碳素钢或者不锈钢材质制成，主要是起固定和定位的作用。轴承选用滚柱轴承，支撑蜗杆平稳运行。
图1 RV 系列蜗轮蜗杆减速机结构图
1.3 蜗杆传动类型
可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动三种类型。
1.3.1 圆柱蜗杆传动
1）阿基米德蜗杆：垂直于蜗杆轴线的平面，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓为直线。
2）渐开线蜗杆：蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线。常用于转速较高和较精密的传动。
3）法向直廓蜗杆：这种蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。常用于多头精密蜗杆传动。
4）锥面包络蜗杆：这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。
5）效率高、承载能力高、传动比范围大、体积小、质量小、结构紧凑。
1.3.2 环面蜗杆传动
传动平稳，齿面利于润滑油膜的形成；传动效率高；承载能力高。
1.3.3 锥蜗杆传动
同时啮合齿数多，重合度大；传动比大，传动比可达10～400；接触线和相对滑动速度之间的夹角接近90°，齿面间易形成润滑油膜，承载能力和效率高。
1.4 蜗轮和蜗杆材料
制造蜗轮蜗杆的材料要有优良的耐磨性，足够的强度和良好的康胶合性。
蜗轮常用材料为青铜和铸铁。铸造锡青铜（ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5）耐磨性好，抗胶合性好，价格高，强度低，用于滑动速度大于3 m/s 的传动。铸造铝铁青铜（ZCuA110Fe3）耐磨性差，抗胶合差，价格低，强度高，用于滑动速度小于4 m/s 的传动。灰铸铁，效率低，用于滑动速度小于2 m/s。
蜗杆常用材料为碳素钢和合金钢，低速传动蜗杆可采用40、45 钢调质处理硬度（HBS）为220～300，一般传动蜗杆可采用40、45 表面淬火硬度（HRC）45～55，高速重载传动蜗杆可采用20CrMnTi、20Cr 渗碳淬火硬度（HRC）56～62。
由于蜗轮蜗杆磨损与材料密切相关，因此，用新材料来替代成为提高蜗轮蜗杆使用寿命的关键。
锌铝合金（ZA27）有良好的力学性能和较高的强度，良好的铸造和加工性能，良好的塑性和韧性，良好的摩擦性能相当于锡青铜（ZQSn10P1），磨损率、表面升温低于锡青铜（ZQSn10P1），使用寿命比锡青铜（ZQSn10P1）多3～5 倍，成本也比锡青（ZQSn10P1）低25%～30%，可以作为替代蜗轮材料之一。
1.5 设备应用
1）冶金行业的轧机压下、轧辊调整装置，铜管拉伸及卷曲设备。
2）舰船上的拉起锚机和收放缆绳设备。
3）化工行业的搅拌设备等。
4）包装、制造行业的内外壳压塑成型生产线、包装箱生产线。
5）起重运输行业的行车起吊、行走驱动设备。
6）建筑行业的高层建筑外墙装修、清洁用载人吊篮。
2 蜗轮蜗杆减速机常见故障类型
2.1 发热
导致蜗轮蜗杆减速机发热的原因及解决办法如下：
1）减速机与工作机连接不当。解决办法：调整至适当位置，使两者轴线同轴。
2）超负荷运转。解决办法：适当调整负荷。
3）油封过度磨擦。解决办法：在油封唇口处滴润滑油。
4）润滑油过少或过多。解决办法：按注油方式或调整油量。
5）润滑油杂质多或润滑油性差。解决办法：按润滑油选用规定更换合适的新油。
2.2 漏油
导致蜗轮蜗杆减速机漏油的原因及解决办法如下：
1）油封唇口磨损。解决办法：更换油封。
2）油封档轴颈磨损。解决办法：更换输入轴或带轮轴蜗轮。
3）放油螺塞未旋紧。解决办法：放油螺塞加密封胶、旋紧螺塞。
4）油标破损。解决办法：更换油标。
2.3 振动
导致蜗轮蜗杆减速机振动的原因及解决办法如下：
1）减速机、工作机固定不良。解决办法：原动机重新调整连接。
2）蜗轮副齿轮部磨耗或损伤。解决办法：更换蜗轮副。
3）轴承磨损。解决办法：更换轴承。
4）螺栓松脱。解决办法：固紧螺栓。
2.4 蜗轮蜗杆磨损
导致蜗轮蜗杆磨损的原因及解决办法如下：
1）超负荷运转。解决办法：调整至适当负荷；
2）润滑油不符合要求。解决办法：更换合适的润滑油。
3）润滑油不足。解决办法：按油标指示点加注润滑油。
4）未按规定适时换油。解决办法：按规定要求适时换油。
5）转速温度过高。解决办法：降低环境温度。
2.5 杂音
导致蜗轮蜗杆减速机杂音的原因及解决办法如下：
1）减速机、工作机连接不当。解决办法：重新调整连接。
2）轴承损伤或间隙过大。解决办法：更换轴承。
3）蜗轮副啮合不良。解决办法：修整齿面或更换蜗轮副。
4）润滑油不足。解决办法：按注油方式或补加润滑油。
3 蜗轮蜗杆减速机维护注意事项
1）减速机的环境温度为-10～+40 ℃。
2）存放或停用了4～6 个月的减速机，如果油封和箱体之间没有润滑剂，建议更换油封，因油封橡胶老化黏于轴或失去弹性而导致性能下降。
3）应定期用油标指示器检查油量、使其在正确的范围内；润滑油不足可能导致蜗轮快速磨损和效率降低。
4 结语
蜗轮蜗杆减速机已广泛应用于各行业中的生产装备中，是设备实现大扭矩、大传动比、高承载、低噪声的减速传动装置的最优选择。在蜗轮蜗杆减速机的实际运行过程中，若出现常见的故障问题，要及时进行检修；且定期进行维护与保养，以此提升设备的使用寿命，更好地为生产服务。
