立磨減速機(jī)中心盤法蘭螺栓松動(dòng)斷裂的處理實(shí)例
2020-05-12 某公司水泥粉磨系統(tǒng)是水泥CKP240立磨+Φ4.8×9.5m球磨的聯(lián)合粉磨系統(tǒng),磨機(jī)生產(chǎn)綜合臺(tái)時(shí)210t/h以上,水泥分布電耗32KWh/h左右,配套立磨為磨盤中徑2400mm,3個(gè)輪胎磨輥,磨盤轉(zhuǎn)速:33.5r/min,2014年5月經(jīng)過3年半多時(shí)間運(yùn)行,檢查發(fā)現(xiàn)減速機(jī)行星架與輸出法蘭盤聯(lián)接螺栓和傳遞扭矩剪切銷子斷裂,被迫停機(jī)。如整機(jī)返廠修理至少需要2個(gè)月,而且運(yùn)費(fèi)和修理費(fèi)用較高,嚴(yán)重影響旺季水泥生產(chǎn)銷售。綜合權(quán)衡考慮,經(jīng)過研究采取現(xiàn)場解體檢查,通過改進(jìn)減速機(jī)行星架與輸出法蘭盤聯(lián)接高強(qiáng)螺栓型式、防松措施,同時(shí),改進(jìn)傳遞扭矩的銷子數(shù)據(jù)尺寸,同配擴(kuò)孔、鉸孔等措施,現(xiàn)場僅用8天時(shí)間快速解決了減速機(jī)故障,節(jié)省了50多萬元維修費(fèi)用,保證了減速機(jī)正常生產(chǎn)運(yùn)行。
1、立磨配套電機(jī)減速機(jī)主要參數(shù)
電機(jī)型號:YRKK710-6,功率:2240Kw,轉(zhuǎn)速:994r/min,減速機(jī)型號:JLP220-WXA,輸入功率:2300Kw,速比:29.6。JLP系列減速機(jī)為錐齒輪--平行軸--行星齒輪三級減速傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。減速機(jī)結(jié)構(gòu)(如下圖),行星架與輸出法蘭盤通過16根M42高強(qiáng)聯(lián)接螺栓和12個(gè)Φ50mm圓柱銷子連接組裝而成。
1.高速傘齒輪軸;2.大傘齒輪;3.軸;4.二級大斜齒輪;5.齒形聯(lián)軸器;6.太陽輪;7.行星輪;8.三級內(nèi)齒圈;9.行星輪軸;10.軸承;11.行星架;12.輸出法蘭盤;13.殼體
2、檢查損壞部件
在拆卸過程中發(fā)現(xiàn)有以下部位發(fā)生局部損壞:
?。?)減速機(jī)行星架與輸出法蘭盤的4組16條聯(lián)接螺栓全部切斷,行星架內(nèi)斷裂螺栓和變形銷子孔圖片:
?。?)行星架與輸出法蘭盤的12條傳動(dòng)銷每條分別斷裂3段,銷軸孔變形橢圓;
?。?)三級內(nèi)齒圈有兩個(gè)齒端面局部掉落25-30mm左右,有一個(gè)齒出現(xiàn)局部裂紋;
?。?)行星輪有兩個(gè)齒端面局部掉落20mm左右;
?。?)二級齒輪軸的聯(lián)軸器外齒有6個(gè)齒端面局部掉落20-30mm左右,有3個(gè)齒塊出現(xiàn)局部裂紋;
?。?)行星架中心壓蓋內(nèi)球面支撐銅塊碎裂損壞。
3、故障原因查找和分析
2014年5月13日,水泥A磨避峰運(yùn)轉(zhuǎn)后,將油站再次開啟后,所有參數(shù)均顯示正常,等開啟立磨后,發(fā)現(xiàn)減速機(jī)輸出盤密封迷宮有多處摩擦產(chǎn)生火花,隨即通知中控室操作員立即停磨,約五分鐘,輸出盤迷宮處已磨的通紅,到現(xiàn)場觀察后,發(fā)現(xiàn)減速機(jī)輸出盤密封相對殼體錯(cuò)位近10mm,檢查發(fā)現(xiàn)輸出盤法蘭聯(lián)接螺栓切斷,進(jìn)一步拆下每段壓板,抽出圓柱銷子,發(fā)現(xiàn)每個(gè)銷子分別斷裂3段(如果不抽出圓柱銷子無法發(fā)現(xiàn)斷裂情況)。
水泥線立磨使用為JLP220型減速機(jī),立磨運(yùn)行加載壓力嚴(yán)格控制在10MPa以內(nèi)(設(shè)計(jì)加載額定壓力為12MPa),主電機(jī)運(yùn)行電流控制未超出140A(為保護(hù)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,操作控制在額定電流158A的90%以下),設(shè)備系統(tǒng)連鎖保護(hù)測溫、測振、測壓、金屬探測儀等電器保護(hù)系統(tǒng)一直運(yùn)行安全有效,減速機(jī)保護(hù)振動(dòng)值設(shè)定為3.5mm/s時(shí)抬輥,達(dá)到5mm/s時(shí)停立磨主電機(jī),正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)值一般在2.8mm/s以下;減速機(jī)推力瓦溫度不超52℃屬于安全運(yùn)行溫度。
由圖中運(yùn)行曲線可以看出,在停機(jī)前立磨振動(dòng)值及上下腔壓力未出現(xiàn)任何異常變化,僅是立磨主電機(jī)電流在停機(jī)前6分鐘出現(xiàn)小幅度增大且沒有超過額定值,而在立磨正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也經(jīng)常會(huì)因物料粒度的變化出現(xiàn)主電機(jī)電流的波動(dòng),因此說此次減速機(jī)損壞在運(yùn)行曲線上表現(xiàn)不明顯,僅是出現(xiàn)了減速機(jī)迷宮摩擦。根據(jù)現(xiàn)場解體情況分析,減速機(jī)故障損壞的原因主要有以下幾點(diǎn):
1)主要是由于減速機(jī)行星架與輸出法蘭盤聯(lián)接的傳動(dòng)扭矩剪切圓柱銷與孔配合出現(xiàn)松動(dòng),導(dǎo)致圓柱銷及孔磨損,圓柱銷受力不均載先后出現(xiàn)斷裂所造成的,進(jìn)而導(dǎo)致聯(lián)接螺栓承擔(dān)過大扭矩剪切力斷裂。
2)原設(shè)計(jì)減速機(jī)行星架與輸出法蘭盤聯(lián)接螺栓六角頭帶有十字交叉的兩個(gè)Φ8mm串鋼絲防松孔,從斷裂掉下螺栓頭部斷面看,此孔減弱了螺栓強(qiáng)度,也是螺栓受力后極易斷裂的因素。
3)聯(lián)接螺栓切斷導(dǎo)致行星架下沉,改變了行星輪及太陽輪原有的嚙合受力點(diǎn),造成了齒輪部分嚙合齒面的局部剝落損壞。
4、實(shí)施解決措施方案
根據(jù)減速機(jī)出現(xiàn)故障損壞部位情況,研究總體修理方案原則是無返廠修理時(shí)間,決定現(xiàn)場就地修理,而且,可以降低維修費(fèi)用,便于監(jiān)督修理過程質(zhì)量。拆卸更換斷裂的16個(gè)M42-8.8級高強(qiáng)聯(lián)接螺栓,因原傳遞扭矩12個(gè)Φ50mm圓柱銷子孔磨損橢圓變形,采取提高圓柱銷強(qiáng)度辦法,配鉆擴(kuò)孔、鉸孔配制圓柱銷子,修磨局部斷裂齒部位使之低于工作嚙合面,輸出法蘭盤密封迷宮變形修理圓度,避免安裝運(yùn)行出現(xiàn)刮卡摩擦。
?。?)清洗各零部件,安裝找正減速機(jī)行星架與輸出法蘭盤同心度,測量、調(diào)整兩件的安裝垂直止口間隙均勻,誤差不超0.10mm。然后,用8個(gè)m42螺栓對稱把緊減速機(jī)行星架與輸出法蘭盤,原則上行星架與輸出法蘭盤結(jié)合面無間隙.(考慮拆裝輕微變形,水平結(jié)合面用0.03mm塞尺檢測不得超過10mm深度為合格)。
?。?)改進(jìn)銷子數(shù)據(jù)尺寸。因原銷孔嚴(yán)重變形,無法修復(fù)和保證數(shù)據(jù)尺寸,同時(shí),為了提高剪切圓柱銷子強(qiáng)度,對傳動(dòng)銷子進(jìn)行了改進(jìn),銷孔直徑由原來的Φ50mm擴(kuò)大至Φ59mm,再鉸孔至∮60mm;對于Φ60mm沉孔擴(kuò)大至Φ65mm便于找正安裝。
?。?)按照已配鉆擴(kuò)、鉸銷孔作好順序標(biāo)記,分別對應(yīng)標(biāo)記配制加工磨削12個(gè)材質(zhì)40Cr熱處理硬度達(dá)到HB=300,內(nèi)螺紋圓柱銷子配磨尺寸Φ60H7/K6mm。
?。?)減速機(jī)輸出法蘭盤密封迷宮在立車床上找正,保證每道溝槽直徑尺寸符合安裝要求,把每道溝槽變形多余部分車掉,保證與減速機(jī)殼體密封迷宮組合后不發(fā)生干涉摩擦。
?。?)為保證裝配順利,所有配磨圓柱銷子放置在-10℃冰箱中冷卻收縮3小時(shí)后,再分別按照標(biāo)記對稱裝配。
?。?)測繪制作行星架中心壓蓋內(nèi)球面支撐銅塊并找正安裝牢固。
?。?)在保證嚙合接觸強(qiáng)度下,修磨發(fā)生局部斷齒的三級內(nèi)齒圈、行星輪及齒型聯(lián)軸器外齒,把發(fā)生裂紋的斷齒敲打下來,防止安裝后再運(yùn)行過程中掉下來繼續(xù)發(fā)生損壞其他部位,其余斷齒部位修磨低于工作接觸面,防止運(yùn)行中受力損壞其他齒面。
?。?)清洗并用刮刀刮研行星架滑動(dòng)軸承工作面劃傷痕跡,達(dá)到圖紙接觸技術(shù)要求精度;檢查推力瓦各部位沒有受到傷害,清洗并用壓縮空氣吹通潤滑供油孔干凈,保持暢通。
?。?)用高壓清洗機(jī)對減速機(jī)內(nèi)部各齒輪、軸承清洗并測量檢查間隙和外觀磨損情況,作好記錄,符合技術(shù)要求的軸承清洗后繼續(xù)使用。
?。?0)改進(jìn)聯(lián)接螺栓型式和防松措施。各零部件組裝后螺栓緊固防松措施一定要檢查作好,對減速機(jī)輸出法蘭盤與行星架聯(lián)接螺栓(原螺栓六角頭帶有交叉兩個(gè)∮8mm串鋼絲防松孔,從斷裂掉下螺栓頭部斷面看,此孔減弱了螺栓強(qiáng)度,本次改為螺栓六角頭不帶串鋼絲孔的高強(qiáng)螺栓)緊固后,采取用∮10mm鋼筋圍成圓圈與其焊接固定防松效果更好。磨盤與減速機(jī)輸出法蘭盤聯(lián)接螺栓也采取用鋼筋圍成圓圈與其焊接固定防松辦法。
?。?1)減速機(jī)安裝就位后,空載運(yùn)行8小時(shí)后各種運(yùn)行參數(shù)正常后,逐步加載運(yùn)行24h以后減速機(jī)地腳螺栓再次防松緊固。
5、運(yùn)行效果及啟示
現(xiàn)場運(yùn)行帶載荷后電機(jī)電流值在130A左右(控制在額定電流158A的90%以下)、減速機(jī)推力瓦測溫穩(wěn)定在54℃、測振值在2.5mm/s以下、供油壓力等均在安全運(yùn)行指標(biāo)范圍,輸出盤迷宮密封沒有金屬摩擦聲音。通過分析現(xiàn)場采取改進(jìn)技術(shù)措施僅用8天時(shí)間快速修復(fù)了立磨減速機(jī),節(jié)省了維修費(fèi)用,保證了正常生產(chǎn)運(yùn)行。此次故障給我們啟示今后要定期對各儀表測點(diǎn)的真實(shí)準(zhǔn)確性進(jìn)行核對,確保安全有效,起到安全保護(hù)作用。要調(diào)整優(yōu)化工藝操作參數(shù),進(jìn)一步減輕立磨振動(dòng),減少對傳動(dòng)設(shè)備電機(jī)減速機(jī)等的沖擊振動(dòng)影響。同時(shí)也要定期對傳動(dòng)銷及連接螺栓進(jìn)行松動(dòng)、斷裂等檢查緊固或更換,發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)采取有效措施處理解決,使螺栓和銷軸完好且裝配緊密牢固,保證減速機(jī)運(yùn)行安全可靠性。