神华黄骅港务有限责任公司河北 黄骅 061100
摘要：目前，斗轮取料机运行时容易产生一些零件损坏的状况，比如减速机的涡轮磨损、蜗杆轴承的损坏等。造成这种零件损坏的原因是控制电缆蜗轮蜗杆减速机在工作时螺旋传动发生了轴向运动。为解决这一问题，减少对零件的损坏程度，提升机器的使用期限，根据斗轮取料机的实际情况进行了一些改进措施，有效解决了内部零部件的损坏问题。
关键词：斗轮取料机；涡轮蜗杆减速机
1控制电缆减速机结构和故障原因分析
斗轮取料机的结构特点主要由涡、杆的螺旋升角决定，与此同时涡轮涡杆的单向传动和反向自锁特征也是由其决定。涡轮与电缆卷筒轴之间无法直接进行力矩传递，因为他们之间是通过滚动轴承相连，并没有直接进行连接。减速器两侧的摩擦片和调整螺母之间的连接是通过键和螺纹来进行的，他们在运作上可以使螺纹连接与卷筒轴实现一体式转动，当然，减速器两侧的摩擦片和涡轮端面都会经过特殊的处理和加工，主要为了使他们在弹簧的紧压作用下可以与涡轮的两端面进行紧密结合，进而让接触面之间形成一层油膜来进行摩擦力距之间的传递，因此对于处理和加工必须要求表面有不同深度的螺纹。
控制电缆在斗轮取料机中连接着斗轮取料机的中枢控制和各部分仪器之间的信号传递，在整体中的作用是非常重要的，如果控制电缆发生了故障而无法运行，则会直接导致斗轮取料机无法运行乃至瘫痪，所以说，控制电缆是取料机的核心。蜗轮蜗杆减速机主要由传动零件蜗轮蜗杆、轴、轴承及其附件所组成的，其组成结构可分为三个部分，分别是：一箱体、二蜗轮蜗杆、三轴承与轴。蜗轮蜗杆减速机箱体在蜗轮蜗杆减速机中起着不可复制的作用，箱体支撑着固定部件，保障配件的位置正确。蜗轮蜗杆互相作用，互相受力，轴承与轴发挥的作用是动力传递，并且能够提高工作效率。我国神华集团旗下一所公司所使用的斗轮取料机中的控制电缆减速机使用的是国外生产的，这种减速机的工作原理是利用减速机上方部位的电机来带动蜗杆的转动运行，运用蜗杆的转动运行来带动蜗轮的转动。
控制电缆减速机主要运用的传动方式是蜗轮蜗杆，但是这一方式具有一定的局限性，蜗轮蜗杆的传动其实就是螺旋的传动，蜗杆与蜗轮之间相互作用，蜗杆在转动的时候会同时推动蜗轮的转动，蜗杆转动时蜗轮会向相反方向转动，从而形成了一定的轴向力。承重越大，轴向力也就越大，蜗轮蜗杆及其他部件就会出现有磨损的地方，时间长了，磨损严重，精确度也会随之降低，还会伴随有噪音出现。设备工作会产生较高的温度，这是由于设备零件之间的摩擦产生的，温度增高会使设备内的润滑油体积增大，润滑油的密度会缩小，油质会变得更稀，从而容易造成润滑油的泄露。
由于这种控制电缆蜗轮蜗杆减速机的蜗轮和蜗杆分别是用青铜材料和硬度较高的钢材制成的，所以，随着机器的长期使用，蜗轮和蜗杆相接触的部分会出现一定程度的磨损。因为磨损而产生的金属屑会下沉到减速机的底部，所以影响了底部零件的运行，从而造成了一定成度的磨损问题，这样支撑轴承的损坏等一系列零件损坏的问题就会发生。
2改造方案
2.1改造思路 通过以上对控制电缆减速机结构和故障原因的分析，表明出现故障的主要问题是蜗杆的轴向运动，如果能够对减速机中蜗杆的轴向运动进行阻止，那么就能够把所出现的一系列问题解决。通过对控制电缆减速机结构的研究，发现此次研究的减速机蜗杆下面虽然已经运用了固定螺母，但是问题还是没有从根据上得到解决，虽然运用固定螺母防止了蜗杆向上的轴向运动，但并没有阻止蜗杆的向下轴向运动。
蜗杆的向下轴向运动是造成零件损坏的原因，所以为了使蜗杆停止向下的轴向运动，采取了以下措施。根据蜗轮蜗杆减速机的具体结构和大小，增设一套装置防止蜗杆的轴向运动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这一套装置的工作原理是间接的在减速机蜗杆的轴头上放置推力球轴承装置，通过此装置来达到防止减速机蜗杆的向下轴向运动。
2.2改造方案 为了克服减速器中轴向力的影响,我们可以选择的最直接的方案是将向心推力轴承进行推广使用,它不仅可以承受径向载荷又可以承受轴向载荷,但是我们必须要保证它在承受径向载荷能力的运作过程中不能小于原来轴承的数值,当然，这个理论建议我们是通过径向载荷的原设计中经计算得来的。在满足上述条件的基础下，我们可以选择的轴承尺寸一般来说都不符合原始安装的尺寸。当然，我们也可以选择在蜗杆直径不小于原尺寸的条件下更换新蜗杆的方法,这种方法的优点是可以满足所选轴承的安装尺寸,同时也能对机体上的轴承孔进行加工。
2.3改造步骤 以下是对蜗轮蜗杆减速机蜗杆的固定方式进行改造，具体改造措施如下：使用四条型号为M8×25的螺栓，连接在蜗杆下方的蜗轮蜗杆减速机箱体之上；将带有顶尖的轴件安装在减速机蜗杆的底部，顶尖向上并插入减速机蜗杆低端位置的盲孔里面；在蜗轮蜗杆减速机蜗杆的下部分安装上述中所说的推力球轴承，并且要让推力球轴承伸出轴头2毫米；推力球轴承的下半部分使用螺杆直接作用于推力球轴承，防止蜗轮蜗杆减速机蜗杆作向下的轴向运动；最后使用平垫和锁母对调节螺杆进行强化固定。
法兰盘，长度为85毫米，直径为130毫米，运用的材质是45#钢。法兰盘要根据减速机的结果进行加工，通过对减速机结构的研究和对推力球轴承的测量把法兰盘的上方打孔，打孔的直径是68毫米，长度是45毫米，下方加工成螺纹孔，螺纹孔的长度是40毫米；推力球轴承，通过以上对减速机结构的研究，最后确定选用的是51307推力球轴承，减速机的蜗杆直径是70毫米，涡轮直径是270毫米，传动比是90，再计算出蜗杆所受的轴向力；一个顶部带尖的金属圆盘，所使用的的金属材料同样是45#钢，此金属圆盘的作用是连接蜗杆与推力轴承，在连接的过程当中同时也传递了压力；垫片，直径为70毫米，厚度是5毫米，材质同样为45号钢；紧固螺母，直径是64毫米，厚度是50毫米，材质是45号钢；调节螺栓，直径是64毫米，长度是75毫米，调节螺栓也需要根据减速机的结果进行改进加工，上方加工成螺纹，下方加工成38毫米的方头，材质是45号钢，对调节螺栓的改进方便了以后的使用，同时也对调节蜗杆的游隙具有很大的帮助。对设备的保养维护：在装置安装的时候对蜗轮蜗杆减速机的部件和箱体施加的压力严禁超过其承载的限制，并满足机械部件之间的各项指标，如垂直、倾斜的角度等；更换润滑油的周期，改装完成后初次使用，在设备运行时间达到四百小时的时候要更换润滑油，之后的更换润滑油的间隔时间控制在四个小时左右即可；对蜗轮蜗杆减速机内的润滑油量进行定期的检查，随时保持蜗轮蜗杆减速机内有足够运行使用的润滑油量；对于蜗轮蜗杆减速机外部的各种粉尘、油污等及时清理，这样有利于设备的散热。
总结：
通过对蜗轮蜗杆减速机进行改造之后，解决了斗轮取料机控制电缆蜗杆的轴向运动问题，使零件的损坏程度得到明显的改善，同时提升了支撑轴承的使用期限，有效的提高了蜗轮蜗杆减速机的使用效率。这种改进措施经过一年以上的时间实践，设备运行期间一切正常，还消除了一些如设备运行时产生的震动问题等，所以，此次对于蜗轮蜗杆减速机的改进措施是切实可行的。
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论文作者:王立军
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/28
标签：蜗杆论文; 蜗轮论文; 减速机论文; 轴向论文; 电缆论文; 轴承论文; 料机论文; 《中国电气工程学报》2019年第4期论文;