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一、引言：
泰興減速機2019年6月21日訊 當(dāng)今，立磨已成為水泥企業(yè)主要粉磨設(shè)備，多用于生料和煤粉粉磨，其運行的好壞直接影響企業(yè)效益，其重要程度不言而喻。但近些年來，立磨減速機事故頻發(fā)，特別是其行星機構(gòu)中的行星輪斷齒、開裂事故經(jīng)常發(fā)生，直接影響生產(chǎn)和企業(yè)效益?，F(xiàn)就減速機行星輪開裂的原因進行分析，望能對制造廠家和使用單位起到借鑒作用。
二、立磨減速機的運行情況及基本參數(shù)
泰興減速機裝機容量2500kW，速比33.01，輸入轉(zhuǎn)速990rpm，該機2013年10月投運，運行起初，除因原料易磨性及操作熟練程度影響振動較大外，其它時間一直運行良好，振動速度一直在3.5mm/s以下，運行功率一直在2000KW以內(nèi)，即使在振動跳停的情況下，也未出現(xiàn)過超載現(xiàn)象。
2017年8月15日，在立磨的一角發(fā)現(xiàn)有激震現(xiàn)象，兩天后又消失，由于當(dāng)時振動參數(shù)均為超限，也沒有引起重視；8月27日，中控人員發(fā)現(xiàn)減速機進軸處水平振動由平時的2.1mm/s增大到3mm/s，遂將輥壓由7.5MPa降到5.5MPa減產(chǎn)運行，沒有料到 7小時后，總降跳閘，全廠停電；經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)生料磨減速機已經(jīng)卡死，分析認為減速機故障致使電機堵轉(zhuǎn)所致。
三、減速機的損壞情況
3.1損壞情況介紹：
將泰興減速機拉出，從上往下打開，發(fā)現(xiàn)四個行星輪的兩個已經(jīng)粉碎性開裂；一個裂成兩半，一個出現(xiàn)裂紋，內(nèi)齒圈斷齒數(shù)個，太陽輪斷齒3個；行星輪軸承均已散架損壞，個別滾動體也裂為兩半。如下照片。
從照片上可以看出，太陽輪、內(nèi)齒圈、軸承損壞的斷口，均為新口，表面粗糙，漏出金屬光澤。行星輪的斷口，部分光滑發(fā)暗，居齒輪內(nèi)側(cè)，但沒有明顯的貝殼紋；部分粗糙，居齒輪外側(cè)，有金屬光澤。行星輪內(nèi)孔與軸承外套接觸部分有明顯的相對滑動造成的拉傷痕跡，溝深0.2mm左右，顏色發(fā)藍清晰。
3.2減速機損壞原因的表觀分析：
從行星輪的斷口形式分析，發(fā)暗說明曾經(jīng)遇到過高溫，且伴隨有潤滑油中極壓劑的沉積；斷口發(fā)藍說明在斷裂過程中有大量的熱量生成，造成金屬變色；光滑且沒有明顯的貝殼紋，符合脆性材料疲勞斷裂特征；行星輪的新鮮斷口，應(yīng)為裂紋發(fā)展到一定程度，剩余部分超過強度極限而造成的突然斷裂。
從泰興減速機的其它部件即內(nèi)齒圈、太陽輪的損壞斷口看，全為新口，應(yīng)為突然過載，造成的突然斷裂，可以理解為行星輪斷裂碎片擠壓所致，從圖片中看到斷齒周邊擠壓的金屬碎片，也就證明了這一點。軸承的散架與變色，說明軸承曾經(jīng)發(fā)過熱，也說明軸承也有運轉(zhuǎn)不靈活的經(jīng)歷，軸承內(nèi)外套及個別滾動體開裂及表現(xiàn)出的新鮮斷口，分析認為是齒輪斷裂后擠壓所致。
四、行星輪的受力分析及應(yīng)力計算：
4.1減速機零部件的基本參數(shù)：
裝配功率2500kW；高速軸轉(zhuǎn)速990rpm；減速機速比：33.0333
一級螺旋傘小齒輪齒數(shù)Ｚ1.1＝22
一級大傘齒輪齒數(shù)Ｚ1.2＝46
二級小齒輪齒數(shù)Ｚ2.1＝22
二級大齒輪齒數(shù)Ｚ2.2＝69
三級太陽輪齒數(shù)Ｚ3.1＝27；ｍ＝14 分度圓直徑：ｄ5＝378ｍｍ＝0.378ｍ
行星輪（4件）Ｚ3.2＝41 ｍ＝14 分度圓直徑：ｄ6＝574ｍｍ＝0.574ｍ
內(nèi)齒圈Ｚ3.3＝109 ?。恚?4 分度圓直徑：ｄ7＝1526ｍｍ＝1.256ｍ
ｉ1＝46/22＝2.091；?。?＝69/22＝3.1364；
ｉ3＝109/27+1＝5.0370；
行星輪太陽輪中心距：476mm
4.2、行星輪的受力分析：
首先，在太陽輪的推動下運轉(zhuǎn)，受到周向力和徑向力的作用，其二與內(nèi)齒圈嚙合，內(nèi)齒圈的周向和徑向反力作用其上，其三是行輪軸作用其上的索引力。
（1）行星輪的周向力：
太陽輪扭矩＝9550×2500/990×ｉ1×ｉ2
=158158.91(N.m)
F周=0.25*158158.91/（0.5*0.378）
=209104.91(N)
=21239.08(Kg)
測的行星輪齒寬330mm，壁厚50mm。
則行星輪壁上應(yīng)力為：21239.08/5/33=128.72(kg/cm2)
（2）行星輪軸牽引力：
行星轉(zhuǎn)架的扭矩：9550*2500/990*33.01=796074.49(N.m)=80819.75(Kg.m)
行星輪與太陽輪的中心距：（27+41）*14/2=476(mm)
每個行星輪軸的牽引力：80819.75*0.25/0.476=42447.35(kg)
行星輪壁的應(yīng)力：42447.35/5/33=257.26(kg/cm2) )
（3）行星輪內(nèi)壁與軸承溫差60℃時對行星輪內(nèi)壁的熱漲應(yīng)力：
2.1*1000000*0.000012*60=1512(kg/cm2)
行星輪內(nèi)壁與軸承溫差40℃時對行星輪內(nèi)壁的熱應(yīng)力：2.1*1000000*0.000012*40=1008(kg/cm2)
式中:2.1*1000000為鋼的彈性模量
0.0000012為鋼的熱脹系數(shù)
看起來軸承與行星輪內(nèi)壁溫差較大時，行星輪內(nèi)壁會因軸承的熱漲產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。
綜合：軸承與行星輪溫差40℃時，行星輪內(nèi)壁應(yīng)力等于128.72+385.95+1008=1393.95 (kg/cm2)。
軸承與行星輪溫差在60℃時，行星輪內(nèi)壁應(yīng)力等于128.72+385.95+1512=1897.95 （kg/cm2)。
五、行星輪開裂的原因分析：
1、在撇開其它因素的情況下，行星輪壁的正常應(yīng)力很小，不足以造成行星輪壁的開裂。
2、在撇開其它因素的情況下，軸承與行星輪壁的溫差較大時，能夠產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力
因為齒輪的需用應(yīng)力一般選取1500 kg/cm2，所以當(dāng)齒輪與軸承的溫差大于40℃時，其產(chǎn)生的熱漲力將會把齒輪撐裂。
3、在材料及制造方面或許會存在微裂紋，會在脈沖負荷的作用下，使裂紋擴張。
4、當(dāng)輪壁溫度較大時，快速冷卻也會使輪壁內(nèi)側(cè)因急劇收縮產(chǎn)生表面裂紋。
六、結(jié)束語：
通過行星輪的斷口觀察及應(yīng)力分析，認為行星輪壁厚較薄，當(dāng)軸承不正常發(fā)熱時，行星輪與軸承之間溫差較大，其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力很大，在齒輪的脈沖負荷沖擊下，金屬極易發(fā)生應(yīng)力松弛、疲勞，致使行星輪開裂。建議設(shè)計、制造單位加厚行星輪壁厚，為防止不正常時的溫差應(yīng)力的破壞創(chuàng)造條件。