摘要：结合对某百万火电机组翻车机检查中发现传动系统发现质量和工艺的质量问题，阐述大型翻车机传动系统特点和质量要求，并提出解决优化的工艺方案
关键词：重载翻车机 传动系统特点、质量问题整改 优化的工艺方案
图书分类号：TM5 文献标志码：B
收稿日期：2019-1028
郝宪阁(1982-)，男，大学本科，工程师。哈尔滨，1500460
引言： 翻车机是一种大型高效快捷的卸车设备，是泛用于火电厂的载煤火车的卸车设备，内蒙古某百万火电机组项目采用两台双翻翻车机，额定卸车能力360节/每天(6000t/h)。翻车机本体传动系统是卸车的关键部套，对于翻车机平稳安全运行起重要作用。本文结合项目检查中发现传动系统的质量和工艺的问题，着重阐述大型翻车机传动系统特点并据此提出工艺改进方案。
一、问题的提出
在对内蒙古某百万火电机组翻车机装配过程进行质量检查过程中发现如下问题：
1翻车机本体端梁圆弧齿条齿面是铸造表面，未进行铣削加工，铸造表面不符合传动精度要求8级要求，表面粗糙度Ra>6.3；
2翻车机本体端梁圆弧齿距偏差：用圆弧齿条模板对圆弧齿条进行检测，发现部分圆弧齿条侧向缝隙较大，尤其是每段圆弧齿条块之间齿形侧缝隙最大达1.95mm。测量齿距与图纸偏差3--4mm。
3铸造缺陷：部分圆弧齿条存在多处砂眼等铸造缺陷，分别位于圆弧齿条左右两侧和齿根等处，深度最大处达11mm，根据JB/T 5000.4-2007 重型机械通用技术条件 第4部分铸铁件要求，在100mm×100mm范围内不允许存在超过3个Φ3--6mm，深度3mm的要求。
4传动齿轮材质45#，属于低度重载用齿轮用材，且热处理工艺不符合常用要求；
翻车机本体传动系统的圆弧齿条和齿轮是翻车机本体传动最重要部套，存在如上质量问题会严重影响翻车机运行安全。
二、翻车机传动系统组成及其特点
翻车机本体由C型端梁、小纵梁、拖车梁和压车梁组成。其中C型端梁外表面由十六段收尾相连的圆弧齿条组装圆弧齿条圆弧，圆弧齿条定位面与端梁定位面用高强度螺栓紧固，C型端梁直径约为11米，圆弧齿条圆弧175圆弧齿条带动翻车机本体进行翻转。
翻车机本体传动系统传动链：驱动电机→减速器→联轴器→齿轮→圆弧齿条→翻车机本体翻转
1传动系统齿轮的传动要求和特点
齿轮传动是翻车机本体传动的关键，传动的效果影响因素包括、材质、加工精度，热处理工艺，加工尺寸和工况决定。齿轮会出现断齿、胶合、磨损和齿面塑性变形等失效缺陷，在低转速、重载荷、交变载荷等作用下，特别是开式齿轮传动，磨损量较大，容易产生翻车机的振动，产生很大噪音。
开式齿轮的齿顶和齿根的滑动系数大容易发生磨损和胶合，齿轮传动失效就会发生在齿顶和齿根，然后渐渐磨损就会导致变薄折断；
齿轮的齿形加工误差和尺寸误差会使翻车机本体传动产生很大动载荷、冲击振动和噪音，导致传动部平稳，降低齿轮承载能力。所以建议把齿轮精度由8级提高到6级，从而降低动载荷系数。
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2传动系统圆弧齿条的传动要求和特点
处于变动载荷工况下，圆弧齿条经常出现疲劳折断。圆弧齿条是铸锻而成，内部晶体不均，常常存在气孔、夹渣和铸造内凹等铸造缺陷，经过交变应力多次反复作用下，圆弧齿条内部铸造微裂纹就会扩展生长，最终就会达到突然断裂情况；
每段圆弧齿条有15单齿组成，每段间的圆弧齿条刚好构成一个齿形。圆弧齿条采用ZG42Cr材质，按照图纸要求齿距偏差mm，齿轮模数M=20齿面硬度为HB230—280；
制造厂端环上圆弧齿条采用精铸方式，仅加工了圆弧齿条两侧面和定位面进行了精铣，并未对齿面进行，由于缺少此工艺导致，铸造表面达不到传动精度8级要求，表面粗糙度Ra>6.3。因此会导致翻车机本体传动振动，传动齿轮受力不均，增加了交变载荷，可能会导致圆弧齿条的塑性变形，齿根的断裂等严重后果，且表面未经调至和喷丸，未经探伤，严重威胁了翻车机的使用安全。
三、问题的整改和工艺的优化
依据以上翻车机本体传动要求和特点提出以下优化流程方案：
1齿轮严格按照如下工序进行生产：齿轮毛坯→调质处理→喷丸处理→铣圆弧齿条上下表面→探伤→精铣定位圆弧→铣削齿面→尺寸检查
2齿轮材质由45#变更为采用适用于高度重载的低合金20Cr2Ni4材质，且热处理工艺严格按照本文齿轮热处理工艺要求进行；
3为进一步加强重载情况下齿轮传动性能，可对齿轮进行喷丸处理 ，齿轮表面强化喷丸能够使齿轮表面产生塑性变形，变形在径向延伸，产生塑性流变和表面硬化，从而产生的高残余压应力可使得渗碳齿轮次表面最大剪切应力显著减少，减少裂纹扩展和形成，能够提高齿轮表面硬度、表面粗糙度和抗应力腐蚀能力，提高齿轮的抗疲劳寿命。喷丸后进一步进行时效处理。
4齿轮热处理工艺方案应采用920℃×8h渗碳+650℃×8h回火，820℃×6h淬火+180℃×2h回火，此状态下具有良好热处理稳定性，同时渗碳层的厚度适宜，在淬火过程后，渗碳淬火齿面产生的机械性能大大提高齿轮的疲劳强度；
5无损探伤按照GB/T 7233.1-2009《铸钢件 超声检测第 1 部分：一般用途铸钢件》对齿面进行UT检测检测，检测比例10%，验收合格等级按不低于 4 级评定；
6由于安装和制造过程都会造成侧隙减少情况，并且端梁圆弧齿条和传动齿轮也会因工作温升高产生变形，因此适当补偿端梁圆弧齿条和传动齿轮的侧隙；
7所有圆弧齿条毛坯件入厂后进行外观质量检查，凡是不符合JB/T 5000.4-2007 重型机械通用技术条件 第4部分铸铁件要求一律报废，并做好记录，严禁流转到下一工序。所有圆弧齿条完全进行调质处理，调质后机械性能达到抗拉强度σb (MPa)＞680MPa，屈服强度σs (MPa)＞560 MPa，留作式样按照JB/T?5000.6-2007?重型机械通用技术条件进行取样，按照GB/T228.1金属材料?拉伸试验?第1部分:室温试验方法进行取样试验；
8圆弧齿条严格按照图纸尺寸进行加工和验收；
9端梁圆弧齿条是通过螺栓与端梁固定，在正常卸料工况下，翻车机本体的小纵梁，靠车梁和拖车梁等均会发生结构变形，会导致端梁圆弧齿条和传动齿轮中心距增大，导致两者实际啮合线缩短，接触面积减小，从而影响齿轮传动的连续性，因此适当增加齿轮侧隙；
经过以上优化工艺执行后，翻车机于去年6月在现场组装完毕，试运转平稳可靠，传动件没有发生变形和破裂情况，翻车机连续作业150次无故障发生，得到了电厂业主的好评，工艺的优化取得良好的预期效果，为传动载荷大、冲击力大双车翻车机今后生产带来了借鉴意义。
参考文献：
[1]大型翻车机端环齿轮制造工艺研究_陈品才 港口装卸 2014年
[2]翻车机动力学分析及液压系统优化, 方明. 武汉科技大学 2018.
论文作者:郝宪阁
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/12/9
标签：齿条论文; 圆弧论文; 翻车论文; 齿轮论文; 本体论文; 工艺论文; 表面论文; 《工程管理前沿》2019年13期论文;