行星齿轮减速机构成部件断裂修复举措
1减速机故障检查情况(Condition),现象在现场將减速机的涨套拆卸並与辊压机主体分离,运回机修车间內,对减速机各部进行分解检查。当打开法兰检查到减速机第二级时,发现除了內部轴承(bearing)由於滚道磨损,轴承间隙超差而需全部更换外,在减速机第二级的三个行星齿轮(Gear)中有两只沿內孔局部有微小细裂纹,另外一只齿轮沿外圈整个裂透,裂缝沿纵向长度500mm,裂隙宽约0.3~0.5mm.经与专业齿轮厂联係检查,测绘,该辊压机减速机齿轮的基本参数如下:法向模数16,齿数30,压力角20°,材质20CrNi2MoA,属硬齿麵齿轮。
在国內,此种硬齿麵,精度又高的专用减速机齿轮短期內无配件可换,如国外订货需5~6个月以上,紧急测绘国內转化製作加工也需30d左右。若不修复该减速机將给公司生產带来重大的经济损失(loss)。为了尽快恢复水泥生產,经厂內专业人员研究,並请示厂部后,决定对损坏断裂(fracture)的减速机行星齿轮进行试焊接修复使用,对两只內孔处產生裂纹的齿轮进行止裂方法分別处理。
2该齿轮裂纹的原因分析。
(1)在齿轮製造时,有磨齿热应力和热处理相变应力的残留,使齿轮疲劳强度降低,导致齿轮有原始裂纹的產生和存在。
(2)由於减速机內部轴承间隙偏大,齿轮啮合精度不够,齿轮受力不均,长时间非正常运转,造成局部裂纹產生或发展。
(3)在设备生產中,辊压机入料分布不均匀,使辊压机及减速机整体振动大,导致齿轮瞬间局部负荷过大,產生局部裂纹。
3损坏齿轮修复方法和方案。
针对减速机第二级行星齿轮(Gear)均需处理的情况,对其中沿齿根向內孔断裂的齿轮进行焊接修复,另两只局部轻微裂纹的采取止裂方法处理。硬齿麵齿轮减速机为达到特別低的输出转速,可以通过两个齿轮减速机相联的方法来实现。当采用这种传动方案时,可配置电机的功率必须依赖於减速机的极限输出扭矩,而不能通过电机功率来计算减速机的输出扭矩。
齿轮修复应满足下列基本条件:(1)齿轮整体不变形F(2)必须有一定载荷强度G(3)运转平稳。
4齿轮修复的焊接的工艺方法,要求及注意事项。
4.1修复齿轮的固定,装夹方法利用车间內现有的40mm厚Q235钢板,槽钢架作为焊合工艺工装底座,同时將两根20號工字钢固定在钢板上作为立柱,水平对称地支好30t千斤顶,使裂缝断麵始终处於复原紧密结合状態(尽可能恢复原加工尺寸和形状)。具体装夹方法。
4.2齿轮裂缝的焊接工艺。
(1)裂缝情况:裂缝自齿根至內孔厚度约60mm,(齿厚方向)裂缝长500mm.(2)由齿根向內侧开坡口,尺寸要求:齿麵齿根处坡口要求刨深20mm,宽度为15~20mm,清理后焊接。
(3)內孔处坡口要求开深度38mm,宽度30~40mm,清理后焊接。
(4)焊材要求和选择:根据图纸提供编號(1.6587)確认行星齿轮材质为17CrNiM06(DIN標准),其对应材质化学成分.
(5)焊前要求:a製作固定(fixed)架,將齿轮裂缝压合,初步检查尺寸变化,並反复调整,直至吻合。b在焊前预热时,采用阶梯逐级升温的方法,將温度均匀提高到约300℃,並保温2~3h. 4.3齿轮裂缝焊接的注意事项。
(1)沿齿轮(Gear)外部(齿根)位置向內侧气刨坡口,裂缝焊接坡口断麵磨光,焊接中要保证无灰渣,此时注意(attention)观察裂缝变化。硬齿麵齿轮减速机为达到特別低的输出转速,可以通过两个齿轮减速机相联的方法来实现。当采用这种传动方案时,可配置电机的功率必须依赖於减速机的极限输出扭矩,而不能通过电机功率来计算减速机的输出扭矩。
(2)齿轮裂缝外部焊合完成后,再由內孔裂缝处向外侧开焊接坡口,焊接中齿轮保持夹紧状態。
(3)焊前將齿轮整体加热,焊接位置均匀预热至300℃左右(用测温枪隨时监控预热温度)。
(4)齿轮裂缝焊接完毕,保温6h后,对焊接位置进行修磨,兼顾轴承(bearing)安装位置尺寸。
(5)一旦开始焊合,就不能间断,要一气嗬成。
4.4焊接缝精加工修整及尺寸复核(审查核对)。
经保温6h,对焊接焊缝外观进行修磨后,测量减速机齿轮的几何尺寸变化情况(Condition),发现齿轮內孔约有0.35mm的变形,考量齿轮內孔装有轴承(bearing)且根据生產(Produce)需求的紧急性,隨后在C6263车床上加工內孔及两侧卡环安装槽,並修磨齿麵和齿形;检查齿轮的齿顶圆直径略有偏差,经综合评估,確定不影响短期內使用。齿轮减速机是我国广泛运用在华东地区、华东地区、用於塔引入式起重机机械的回转机构,广泛应用於冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、製药等领域。
4.5齿轮焊合部位的探伤检查。
该减速机齿轮(Gear)修复的焊接部位打磨加工完成后,清理检查齿轮的焊接部位,先用清洗剂(DTP-5)清洁焊接缝的表麵,然后喷上渗透剂(DTP- 5),15min后再喷洒显示剂(DTP-5),经全麵仔细地观察焊缝,无新裂纹產生,齿轮的焊接质量和效果较好,达到预想的维修目標(cause)。
5修复齿轮(Gear)安装使用的过程,效果水泥(材料:粉状水硬性无机胶凝材料)磨係统辊压机减速机的齿轮修复完成装配后,將减速机运至现场安装试机,设备运转平稳,没有发现异常问题(Emerson)和异常声音,逐步增加辊压机工作负荷至75%~80%后发现有轻微振动。运行一个月后,再次巡查確认设备状態稳定可靠,於是辊压机工作负荷提升至90%运行,运行二个月后,检查测试(TestMeasure)减速机各部位情况良好,整体设备运行也正常,於是辊压机工作负荷恢复至100%运行。该减速机在运转期间经多次检查,监测(Food Monitor)都没有发现异常情况。
6水泥磨係统辊压机减速机整体大修拆解检查情况。
此次水泥磨係统辊压机的减速机断裂齿轮修复是非常成功的,减少了水泥生產损失(loss)12万吨,增加利润720万元,同时贏得了製造新配件所需的时间,大大缩短了停机时间,经济效益(Economic performance)非常可观。