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∮3.2mx50m回转窑烘干机传动系统故障分析
发布时间：2013-04-10 08:23 来源：未知
某公司∮3.2mx50m回转窑烘干机1998年3月正式投入生产，不久相继出现一些故障，其中较严重、持续时间较长的是传动系统故障。
1、主减速器故障
1998年8月30日发现窑主减速器地脚螺栓松动，电动机与减速器联轴器同轴度径向位移0.50mm（电动机端高）；减速器高速轴与中间轴斜齿轮工作齿面有粗糙斑痕，并有细薄金属屑从齿面剥落；高速轴上圆锥滚子轴承的轴向游隙达1.50mm，中间轴达2.30mm。显然，减速器出厂或安装前开箱检查清洗后轴承游隙未调好，造成齿轮旋转精度下降，在长时间的振动冲击下，齿轮出现齿面损伤。这类故障在该公司2台∮2.2mx7m磨机的圆柱齿轮减速器投产前2年出现过，在其他一些厂同类减速器以及日久失修的圆柱齿轮减速器因轴承过度磨损松动的情况下也曾出现过。因此，这类减速器不论是新线安装或使用日久后都应重新检测或进行必要的调整。这台减速器经重新调整后，故障消除，齿面状况改善。
2、回转窑烘干机传动齿轮故障
2.1故障现象
回转窑烘干机为直齿圆柱齿轮边缘传动，转速0.674—3.370r/min．m=28，2i=21，22=194，小齿轮为正变位。投产不久，大小齿轮齿面上就出现线状拉伤沟痕（即黏着磨损），窑体在运转中有明显振动，大齿圈每转中出现断续、低沉的“哒哒……”齿面撞击声，大齿圈剖分面连接螺栓常断，螺栓规格M42mmx3mmx350mm，光杆部中44mm，材质45或40Cr调质处理，齿圈两侧共8根。从1999年元月至2000年元月已断10根，当时窑的运转率并不高，1998年43.2%，1999年62.2%。螺栓断裂多发生在根部和螺纹收尾处，断口为交变应力下疲劳断裂。
2.2传动齿轮故障分析
2.2.1 轮齿表面磨损分析
在投产初期，由于无3号开式齿轮油，以N680重负荷工业齿轮油替代，直到同年8月改用3号开式齿轮油。因此，当时都认为是用油问题造成齿面损伤。但在改用油后，随着窑投料量的加大，齿面伤痕仍不断增多和加深，振动、打齿声以及螺栓断裂等现象仍出现，这些现象无法仅从油质方面解释；螺栓断裂当初认为是加工或材质问题，也几次变更；托轮也经多次微调，终未能从根本上消除故障。
在一次停窑时，笔者察看齿轮损伤情况，发现大小齿轮不但工作齿面有伤痕，非工作齿面也有严重拉伤沟痕，即大齿圈非工作齿面近齿根部有严重摩擦造成的线状伤痕，小齿轮非工作齿面近齿顶部位有挤压擦饬的沟痕。显见当小齿轮工作齿面刚要进入啮合的瞬间，非工作齿面顶部已跟大齿圈非工作齿面的齿根高部位接触（小齿轮顶隙大，大齿圈顶隙过小）。从这种由接触应力过大造成的齿面胶合损伤的程度及部位，不难看出两者的齿顶间隙均远小于安装规范或设备使用说明书的要求（8~12mm，热态下不得小于7mm）。正常啮合情况下即使用油不当或齿顶隙过大，都不会出现这种情况，只有当齿顶间隙过小，轮齿发生干涉时，才会造成非工作齿面损伤。基于这种判断，2000年3月20日停窑检修时，重新检测了两齿轮齿顶间隙，并与安装原始记录对照，见表1。同时也检测了齿侧隙，其最大处2.20mm，最小处0.30mm，塞尺勉强能插入。这次检测是由2人分别用压铅和塞尺2种方法检测对比、互为印证的。尽管有一定误差，与原始安装的起始点不一定相同，但数值反映的趋向是明确的，从检测结果看，齿轮损伤的原因与判断相符。
2.2.2轮齿异常啮合噪声分析
由于齿顶间隙过小，啮合时产生干涉，窑体和基础在窑运转时产生振动。大齿圈安装在弹簧钢板上，板簧一端与齿圈铰接，另一端切向焊接在窑简体上，板簧厚20mm、宽375mm、长约1300mm，在齿轮正常啮合情况下，窑运转时弹簧只承受周向力，在周向是刚性的，但因大齿圈在运转时产生了较大的径向附加力，必然连同筒体产生弹性避让，而正变位齿轮的重合度稍有减少，加上筒体、齿圈等变形的影响，在轮齿脱离啮合的瞬间出现弹性回复，造成轮齿撞击，这就是打击声的根源。
2.2.3大齿圈螺栓断裂分析
由于齿顶隙过小，在窑运转中，两半齿圈剖分面连接螺栓不但受到拉力，而且也承受很大的剪切与弯曲应力；另一方面，由于大齿圈螺栓安装部位较厚（约240mm），剐度大，螺栓断裂后，齿圈剖分面在热态下出现变形，由于加工后的齿圈存在切削应力，在运输和安装以及使用过程中必定会产生相应的变形，螺栓预紧后，在剖分面局部地方以0.25 mm塞尺仍可插入，造成螺栓头部单侧受力，尤其在这种情况下，螺栓的内应力比正常预紧时要大，在变载作用下往往易从根部断裂。
2.2.4正变位齿轮的安装及调整
单从安装原始记录来看，其数值是很理想的，但也仅是作为验收和日后维修的一种参考资料。小齿轮是正变位，齿顶高增大，齿根高减小，齿顶圆、齿根圆与节圆直径都相应增大了。因此，正变位传动齿轮啮合时，大小齿轮的顶隙是不同的。以该传动齿轮副来说，小卤轮顶隙大于大齿圈顶隙。若仍按标准齿轮传动的顶隙进行调整，而所选的测点恰好是小齿轮顶隙，所得的传动侧隙是偏小的。这种情况在该厂2台∮2.2mx7m磨机大小齿轮上也不同程度出现过(X1=0.77，X2=2.70)，以致于投产近2年时间，大小齿轮齿面齿高方向仅右约15mm宽的接触带，表面很粗糙，且靠齿根部位，厂家及安装公司均未能调好。而在另外2个厂的磨机和回转窑烘干机传动齿轮上也不同程度地存在这类问题。对该窑来说，应以大齿圈顶隙来控制，同时还应检测齿侧隙符合要求，因小齿轮变位后节圆直径增大，中心距也相应增大，只要控制好大齿圈顶隙和齿侧隙就不会产生这类问题。齿顶隙过小的另一原因是这台窑投产初期曾出现过烧瓦、翻瓦、轴头挡块断掉及窑体弯曲等几次故障，也多次调整过托轮，未必每次调整都适当，加上齿圈与筒体的变形等影响，也会在一定程度上引起齿顶隙少量的改变。
2.3处理效果
2000年3月检修时，将小齿轮及整个传动系向外平移（电动机座钢架扩孔），使齿侧隙和齿顶隙增大，托轮也做少量调整。经这次检测调试，在近几年，异常振动和打齿声消除，工作齿面很快磨合光滑，只有少数点状残留伤痕，两齿轮啮合时平顺轻快；大齿圈剖分面连接螺栓也很少断裂，偶尔出现断裂相隔时间也较长，主要原因是在齿圈剖分面变形后造成螺栓头部受力不匀，预应力过大，断裂都在根部。由于各种原因一时还难以从根本上消除这种残留变形的影响。
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