輥壓機(jī)行星減速器的高速級軸承設(shè)計(jì)和潤滑方式設(shè)計(jì).doc

輥壓機(jī)行星減速器的高速級軸承設(shè)計(jì)和潤滑方式設(shè)計(jì)趙銅劍1 龐杭洲2 王宇航2 師浩浩2 1 西安西電開關(guān)電氣有限公司 陜西 西安7100772中國重型機(jī)械研究院股份公司 陜西 西安710032摘要：輥壓機(jī)行星減速器是一種專用傳動裝置。針對其特殊性，本文對減速器高速級軸承的不同配置方式從設(shè)計(jì)角度進(jìn)行了對比和論述。對于該行星減速器的三種目前生產(chǎn)現(xiàn)場使用的潤滑方式進(jìn)行了論述和分析比較。關(guān)鍵詞：減速器，潤滑，軸承，輥壓機(jī)Abstract: The planetary gearbox for roller press is a kind of power transmission equipment for special application and has its own characteristics. This paper discussed the possible solutions of bearing support pattern for the input parallel stage. Three possible lubrication solutions for the gearbox are compared and analyzed.Key words: gearbox, lubrication, bearing, roller press0 前言 輥壓機(jī)是一種相對新型的物料粉磨設(shè)備，它利用高壓料層粉碎原理，對物料進(jìn)行擠壓粉碎，擠壓過程中物料產(chǎn)生大量的微粉，沒有被粉碎的顆粒也因受高壓而內(nèi)部產(chǎn)生大量的細(xì)微裂紋，從而改善了下一道細(xì)磨工序的效率。由于輥壓機(jī)在作功過程中，物料被輥壓機(jī)側(cè)板裝置限制在一特定的區(qū)域內(nèi)，所有物料都通過輥縫間隙得到粉碎和擠壓，所以與其他粉碎設(shè)備相比，輥壓機(jī)作功的集中程度高、能量利用效率高、節(jié)能效果好，與單獨(dú)的球磨機(jī)粉磨工藝比較，增產(chǎn)60%，節(jié)電15%。2000年以前，輥壓機(jī)應(yīng)用很少，但2000年以來，由于技術(shù)進(jìn)步和市場需求的增長，以及節(jié)能增效要求的推動，輥壓機(jī)在冶金、建材、化工、礦山等領(lǐng)域得到了越來越普遍的應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)和生產(chǎn)工藝也越來越成熟和穩(wěn)定。 圖1 輥壓機(jī)機(jī)械系統(tǒng)1 輥壓機(jī)本體 2 喂料閥 3 扭力臂 4 行星減速器 5 萬向軸 6 高壓電機(jī)圖1是典型的輥壓機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的配置圖。 兩個(gè)輥?zhàn)臃謩e由兩臺電機(jī)6獨(dú)立驅(qū)動，電機(jī)6驅(qū)動驅(qū)動萬向軸5，萬向軸5通過半法蘭和減速器4輸入軸連接。減速器4的輸出軸為無鍵空心軸，和輥壓機(jī)的輥?zhàn)虞S用縮緊盤無鍵連接。減速器4的重量懸掛在輥?zhàn)虞S頭上，支反力矩通過扭力臂3 傳遞到基礎(chǔ)上。輥壓機(jī)系統(tǒng)中，輥?zhàn)雍托行菧p速器是核心部件，在運(yùn)行過程中需要周期性保養(yǎng)和維護(hù)，其中行星減速器更是輥壓機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。本文擬從設(shè)計(jì)的角度對減速器高速軸軸承的設(shè)計(jì)和減速器的整體潤滑方式的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述和分析。1 輥壓機(jī)行星減速器的載荷特點(diǎn)1.1 24h連續(xù)運(yùn)行輥壓機(jī)屬于粉磨設(shè)備，現(xiàn)場粉塵污染較大，一般無人值守，24h連續(xù)運(yùn)行。工廠中控室通過監(jiān)視器對其運(yùn)行過程中的電流、溫度、料流、環(huán)境進(jìn)行24h監(jiān)視，一旦出現(xiàn)故障，監(jiān)視器會進(jìn)行報(bào)警。1.2 低速重載運(yùn)行輥壓機(jī)輥?zhàn)庸ぷ鬓D(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速一般為1550r/min，不需要精確的速度控制。傳遞的載荷大，載荷為1100tm，屬于低速重載設(shè)備。1.3 載荷波動大 輥?zhàn)訛閷?shí)心鍛件，大型輥壓機(jī)輥?zhàn)又亓靠蛇_(dá)3050噸，電機(jī)的啟動電流瞬間可達(dá)額定電流的23倍。另外，下料不平穩(wěn)、輥面剝落、物料粒度均勻性差、物料中夾雜鐵塊等因素都會導(dǎo)致載荷劇烈波動。以上三個(gè)特點(diǎn)，在輥壓機(jī)行星減速器的軸承設(shè)計(jì)時(shí)必須加以考慮。2 高速級輸入軸的支承軸承設(shè)計(jì)高速軸轉(zhuǎn)速高，一般為1000或1500r/min。軸伸長，萬向軸懸掛在軸伸端，高速旋轉(zhuǎn)。平行軸齒輪為圓柱斜齒輪，有較大的軸向載荷。輸入軸軸頭有唇形密封?？紤]到這些因素，對高速軸的軸承配置有以下三個(gè)方案。 方案1 方案2 方案3圖1 輸入軸的軸承支承方式圖1中是目前輥壓機(jī)減速器常用的三種軸承設(shè)計(jì)方式，表1對這三個(gè)方案進(jìn)行說明和分析。方案1方案2方案3定位方式固定端+自由端兩端定位固定端+自由端軸承配置圓柱滾子+調(diào)心滾子圓錐滾子圓柱滾子+四點(diǎn)接觸承載能力好好好定心精度好一般好軸承成本中等低高拆裝難易一般容易一般綜合評價(jià)優(yōu)良良具體選用哪一種設(shè)計(jì)方案，還應(yīng)該結(jié)合各廠的設(shè)計(jì)習(xí)慣和生產(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行選擇。3 平行軸級大齒輪的支承方式平行軸級大齒輪和輸入軸齒輪嚙合，完成一級減速。經(jīng)過一級減速，平行軸大齒輪的轉(zhuǎn)速一般為350600r/min。軸承承受的徑向載荷與軸向載荷和輸入軸上的軸承一樣，不同的是沒有軸端的附加載荷。所以，這根軸的支承軸承選用和輸入軸軸承基本一致，為了適應(yīng)結(jié)構(gòu)要求，可以略加大規(guī)格。平行軸大齒輪的軸承支承方式主要有兩種。 方案1 方案2圖2 平行軸大齒輪支承方式以上兩種軸承配置方案目前現(xiàn)場都有用的。根據(jù)個(gè)人使用經(jīng)驗(yàn)，對這兩種方案進(jìn)行綜合評估。方案1方案2定位方式兩端定位兩端定位軸承配置圓錐滾子+圓錐滾子調(diào)心滾子+調(diào)心滾子承載能力好好定心精度一般好軸承成本低高拆裝難易容易不容易綜合評價(jià)優(yōu)良以上兩種方案，實(shí)際應(yīng)用的效果都不錯(cuò)，具體使用哪種方案，應(yīng)根據(jù)本廠的設(shè)計(jì)習(xí)慣和生產(chǎn)習(xí)慣來確定。不能一概而論。4 輥壓機(jī)行星減速器的整體潤滑方式設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)的工作介質(zhì)為粘度等級為L-CKC320的工業(yè)極壓（EP）齒輪油，潤滑系統(tǒng)的公稱壓力為0.20.4 MPa，過濾精度125 mm，潤滑系統(tǒng)注油過濾精度125mm。冷卻水溫度28 ，冷卻水壓0.20.3 MPa，設(shè)計(jì)油溫降8 。不同規(guī)格的減速器采用不同的潤滑油量，規(guī)格越大，發(fā)熱量越大，潤滑油量越大。潤滑油量根據(jù)規(guī)格大小范圍在16250 l/min之間。目前現(xiàn)場在線使用的輥壓機(jī)行星減速器主要有三種潤滑方式。1、自身循環(huán)浸油潤滑，2、油箱循環(huán)浸油潤滑，3、油箱循環(huán)噴油潤滑。實(shí)際使用過程中，以上三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。4.1 自身循環(huán)浸油潤滑自身循環(huán)浸油潤滑的工作原理：油站工作時(shí)，油液由工作油泵從減速器中吸出，經(jīng)單向閥，雙筒網(wǎng)片式油濾器、列管式油冷卻器，被直接送回減速器內(nèi)。油站的最高工作壓力為0.4MPa，最低工作壓力為0.2MPa，可以根據(jù)潤滑點(diǎn)的要求，通過調(diào)節(jié)溢流閥確定使用壓力。當(dāng)油站的工作壓力超過溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥將自動打開，多余的油液既流回油泵進(jìn)油口。潤滑系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1) 安裝平臺：用于安裝潤滑站系統(tǒng)中各元器件。(2) 兩臺油泵裝置：一臺工作，一臺備用。兩臺泵交替使用，交替時(shí)間不應(yīng)超過7天，以確保每臺泵經(jīng)常處于工作狀態(tài)，一旦主泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用泵能立即向主動機(jī)供送潤滑油，使供油無擾動。(3) 一套雙筒網(wǎng)片式油濾器：為能保證主機(jī)正常工作的可靠性，濾油器內(nèi)部有兩組濾芯，一組工作，一組備用，可不停機(jī)，用轉(zhuǎn)換閥使備用濾芯工作，即可取出工作濾芯進(jìn)行更換或清洗。油濾器上裝有壓差發(fā)訊裝置，根據(jù)壓差發(fā)訊裝置發(fā)出的訊號來決定濾芯的更換清洗。濾芯過濾精度為0.12mm。(4) 列管式油冷卻器：當(dāng)供油溫度超過42 時(shí)可開啟油冷卻器。(5) 儀表盤和電控柜：所有顯示儀表均裝在儀表盤上。壓力表用于直接觀察油站出口壓力、油泵壓力，溫度計(jì)用于觀察供油口油溫。圖 3 自身循環(huán)潤滑系統(tǒng)原理圖4.2 油箱循環(huán)浸油潤滑這種潤滑方式比自身循環(huán)潤滑多了一個(gè)油箱，一般配兩臺電機(jī)和油泵，一臺工作，一臺備用。相比較第一種潤滑方式，優(yōu)點(diǎn)是潤滑油多了散熱空間，參加循環(huán)的潤滑油總量增加了，部分油液中的污染物可以在油箱底部沉淀下來。缺點(diǎn)是需要通過閥門對進(jìn)油量和回油量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得減速器中保持一定的油位，減速器上設(shè)有油標(biāo)位置，減速器內(nèi)維持的油量處于油標(biāo)中線位置。如果回油管道太粗，會導(dǎo)致進(jìn)入減速器的潤滑油直接回流到油箱，導(dǎo)致潤滑油面低于油標(biāo)中位線，減速器內(nèi)的軸承和齒輪得不到充分潤滑，造成早期實(shí)效。圖 4 油箱循環(huán)潤滑系統(tǒng)原理圖圖4是郵箱循環(huán)潤滑的原理圖，油箱自身帶有電加熱器。在減速器初期啟動時(shí)，對于220#或320#潤滑油，如果油溫度低于25，需要先對潤滑油進(jìn)行加熱，避免油泵抽空。4.3油箱循環(huán)噴油潤滑這種潤滑方式的工作原理和油站循環(huán)浸油潤滑一樣，不同的地方是減速器內(nèi)不存油，減速器內(nèi)所有軸承都設(shè)置有噴油點(diǎn)，通過噴油嘴向軸承噴油進(jìn)行潤滑。減速器內(nèi)潤滑油全部通過回油管流回油箱。這和軋機(jī)減速器的潤滑方式比較相似。由于減速器箱體內(nèi)不存潤滑油，所以這種減速器的密封可以采用非接觸式的迷宮密封。另外攪油功率損失小。由于所有軸承和齒輪位置都要在設(shè)置噴油嘴，所以減速器的潤滑回路管道加工復(fù)雜，在木一個(gè)潤滑通道堵塞的情況下，可能導(dǎo)致軸承潤滑不到而損壞。相比其他兩種潤滑方式而言，這種潤滑方式比較脆弱。綜上所述，這三種潤滑方式各有特點(diǎn)，目前在輥壓機(jī)現(xiàn)場都有應(yīng)用。中國重型機(jī)械研究院的輥壓機(jī)減速器采用的是第一種潤滑方式，西門子減速器也是采用第一種潤滑方式，該方式簡單可靠，需要人為調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)少，經(jīng)濟(jì)耐用。5 總結(jié)體貼周到、細(xì)致入微的設(shè)計(jì)能從根本上保證輥壓機(jī)行星減速器的質(zhì)量，實(shí)踐證明，80%以上的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障都是因?yàn)樵O(shè)計(jì)原因引起的。輥壓機(jī)行星減速器是針對特定行業(yè)的一種專用傳動裝置，在設(shè)計(jì)過程中，必須結(jié)合具體的載荷狀況、現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行環(huán)境，以及現(xiàn)場人員的操作使用習(xí)慣等因素，不能盲目照搬套用其它場合行星減速器的設(shè)計(jì)，只有這樣，才能設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)耐用、性能優(yōu)異、受市場歡迎的減速器。參考文獻(xiàn)1 龐杭洲，王宇航。 輥壓機(jī)行星減速器的潤滑設(shè)計(jì)J, 新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2006（12）2 龐杭洲，王宇航。 輥壓機(jī)行星減速器的應(yīng)用與維護(hù)J，新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2006（01）3 王宇航，龐杭洲。 輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)的故障和預(yù)防J，水泥工程，2012（12）4 王宇航，龐杭洲。 行星減速器中行星組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)J，重型機(jī)械，2010（S2）5 王宇航，李勇鵬。 輥壓機(jī)行星減速器的安裝拆卸與維護(hù)J, 新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2012（02）6 王宇航，龐杭洲。 輥壓機(jī)傳動系統(tǒng)常見故障和預(yù)防， 水泥技術(shù)， 2012（06）7 趙玉良，王宇航。 高性能齒輪關(guān)鍵制造技術(shù)及發(fā)展建議，重型機(jī)械， 2013（02）