高超明 卢柏豪
湛江钢铁炼铁厂 综合管理室、焦化单元 广东湛江 524200
摘要：宝钢湛江钢铁4×65孔7米焦炉配置3套焦罐车（一辆有驱焦罐运载车和一辆无驱焦罐运载车组合成一个车组）。焦罐运载车运行在熄焦车轨道上，往返于焦炉与干熄站之间，负责接焦、接送焦罐及牵引和控制无驱动运载车完成以上工作。每辆有驱车焦罐车走行通过8套电机-梅花挠性联轴器-减速机方式实现，走行减速机结构形式为一级伞齿+两级平行轴结构。焦罐车在使用时，发生了走行减速机输入伞齿轮轴齿轮打齿故障，通过对故障原因分析，改进措施，消除了故障，使焦罐车正常投用。
关键字：焦罐车 减速机 齿轮副 打齿 故障 原因分析 改进措施
1 背景现状
宝钢湛江钢铁4×65孔7米焦炉配置3套焦罐车（一辆有驱焦罐运载车和一辆无驱焦罐运载车组合成一个车组）。焦罐运载车运行在熄焦车轨道上，往返于焦炉与干熄站之间，负责接焦、接送焦罐及牵引和控制无驱动运载车完成以上工作。每辆有驱车焦罐车走行通过8套电机-梅花挠性联轴器-减速机方式实现，走行减速机结构形式为一级伞齿+两级平行轴结构，油池润滑，电机输入功率为37kW，转速为1465r/min，减速机速比为16.73。
2减速机结构形式
该走行减速机结构形式为一级伞齿+两级平行轴结构，油池润滑，走行减速机结构形式与上述产品结构形式、轴承布置形式具体结构见下图1。
图1 走行减速机装配图
3 焦罐车走行减速机及其齿轮性能参数
4 焦罐车走行减速机输入伞齿轮轴伞齿轮打齿故障
2#有驱焦罐车2台减速机行驶过程中发出异音，开盖检查发现走行减速机输入伞齿轮轴齿轮打齿，损坏的主要零部件包括：齿轮轴及伞齿轮，动力失效。
图3 减速机输入伞齿轮轴伞齿轮打齿
5 故障原因分析
5.1热处理问题
5.1.1齿面硬度，心部硬度和有效硬化层深度
设计要求齿面硬度HRC58-62，心部硬度HRC33-42，有效硬化层深0.85～1.15mm。根据检测/校准实验室提供化学试验报告（如上），齿面硬度，心部硬度和有效硬化层深度满足要求。
5.1.2轴部位渗碳未保护
在二个伞齿轮轴φ45mm轴颈上的键槽端附近，各切取一个横截面低倍检验试片，磨制并经50%盐酸水溶液热腐蚀后观察，轴颈及键槽表面均有一层均匀的渗碳层，低倍组织按GB/T1979评级图二评定，Ⅰ#伞齿轮轴I为一般疏松1级，Ⅱ#伞齿轮轴为一般疏松2级，未见其他不允许缺陷。(如图4-1，4-2）
图4-1 1#伞齿轮轴低倍组织形貌 图4-1 2#伞齿轮轴低倍组织形貌
如检测报告中，伞齿轮轴轴颈及键槽表面有渗碳层，不符合图纸中“齿面渗碳淬火处理，其余部位保护”的要求。会降低齿轮轴的抗弯曲疲劳性能，存在导致轴颈弯曲疲劳断裂风险。
5.1.3金相组织检测
根据返厂2台齿轮箱（2对伞齿轮，编号为：Ⅰ、Ⅱ）理化分析报告，Ⅰ、Ⅱ号伞齿轮满足设计要求，Ⅰ、Ⅱ号伞齿轮轴马氏体、残余奥氏体5级（1-4级合格，5级为与用户协商），会降低齿轮轴齿根部位抗弯曲疲劳性能。
由于伞齿轮轴齿部马氏体、残余奥氏体5级（1-4级合格，5级为与用户协商），会降低齿根部位抗弯曲疲劳性能，打齿热处理因素不能排除。
5.2润滑
减速机采用油池润滑，齿轮件应浸于减速机油池中，当其转动时，将润滑油带到齿轮啮合处。在现场有半数的减速机存在油位过低的现象，会影响齿轮润滑，不能在齿轮啮合部位形成均匀的油膜，且润滑油不能及时的起到冷却作用，无法及时带走并降低齿面啮合热量。另外，润滑油不能及时的把杂质带走，有可能影响齿轮的运转。
综上，润滑因素不能排除。
5.3使用与维护
5.3.1 同步性差、载荷不准确
每台车8个减速机，4个变频器控制，现场反馈同步性差。现场3台车，同轨侧1、5号位置都发生不同情况的破坏，在载荷分配、同步性可能存在影响，此因素不能排除。
5.3.2同轴度不好
电机和减速机的同轴度普遍存在0.5-1.5mm的偏差，根据JB/T5000.10-2007中规定，刚性联轴器装配时，两轴线的径向位移应小于0.03mm；挠性联轴器装配时，当联轴器轴孔直径≤100mm时，两轴线的同轴度公差应小于0.05mm。0.5-1.5mm大大超出了误差允许范围，会产生较大的附加力作用在齿轮副上，对轴的强度以及齿轮的强度产生极大地影响，是影响轴的强度和齿轮的强度的主要因素。
综上，使用与维护因素不能排除。
5.4 结论：
齿轮箱伞齿轮打齿原因：
5.4.1根据返厂2台齿轮箱（2对伞齿轮，编号为：Ⅰ、Ⅱ）理化分析报告，Ⅰ、Ⅱ号伞齿轮满足设计要求，Ⅰ、Ⅱ号伞齿轮轴马氏体、残余奥氏体5级（1-4级合格，5级为与用户协商），会降低伞齿轮轴齿根部位抗弯曲疲劳性能。
5.4.2 在实际使用中存在润滑因素、同轴度因素等问题，尤其现场输入转速较高（约1500rpm），电机和减速机实际连接的同轴度普遍存在0.5-1.5mm的偏差（要求两轴线的同轴度公差应小于0.05mm），造成高频冲击，伞齿轮啮合对这些影响因素都非常敏感，严重影响伞齿轮的运行精度与稳定性。
6改进措施
6.1 厂家返厂修复减速机，并对伞齿轮参数进行调整，强度加强，保证伞齿轮副正常使用。
6.2 现场对走行减速机联轴器找正。
对电机和减速机重新找正，如图5所示支表，百分表1检测端跳，数值≤0.15mm，百分表2检测径跳，跳动值≤0.10mm。
图5 电机和减速机打正
6.3 使用维护要保持油位。
齿轮箱润滑油牌号为GB5903-1995 L-CKC220，在静止状态下，油量按油标中线位置进行加注，如图6。
图6 油量液位
6.4现场减速机一旦发生故障，要求第一时间停止参加工作，进行隔离，每台车不得少于6台齿轮箱正常工作，避免超载。
参考文献:
[1]汪长青，陈永刚.变速器齿轮副磨损分析及改进措施[J].科技资讯，2008，（22），67.
[2]李军.齿轮副在平面机构分析中的探讨[J].机械，2009，（11），27-29.
论文作者:高超明,卢柏豪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/8
标签：伞齿轮论文; 减速机论文; 罐车论文; 齿轮论文; 联轴器论文; 齿轮箱论文; 焦炉论文; 《防护工程》2018年第18期论文;