冶金桥式起重机减速故障分析与预防

冶金桥式起重机减速故障分析与预防

郭利娟 1 武帅飞 2

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摘要：冶金桥式起重机是炼钢生产线上的关键设备，而其主起升减速机是冶金桥式起重机的核心部分，其主要特点是作业率高、工作环境差、安全性能要求严格，如果发生事故将造成整个炼钢生产线将处于瘫痪状态。天津天钢联合特钢有限公司（后称联合特钢）炼钢厂配置八部用于吊运液态金属的冶金桥式起重机。2019年在对桥式起重机主起升减速机点检时，发现钢水跨3#桥式起重机主升降减速机存在设备隐患，经查，减速机一侧齿轮轴7个齿的齿面有不同程度表面脱落，齿脱落面呈带状，长度约50～60mm，发现问题后立即组织更换该起重机主升降减速机，并对换下的减速机进行了全面拆解检查。

关键词：冶金桥式起重机；减速机；故障分析；点检维护

引言

随着技术的进步，齿轮减速机传动效率越来越高，减速机的使用寿命及安装维护等优势越来越明显。齿轮作为一种重要的传动部件在机电设备中广泛应用，随着装备不断向复杂化、智能化的方向转变，齿轮故障给企业带来的损失越来越大。一些连续型工作的设备，如电力行业设备，由于减速机齿轮的故障造成的停机，会给社会造成巨大损失。通常情况下，齿轮运行一段时间会产生故障，故障的形式多样化，例如，断齿、表面疲劳和磨损等。因此，分析齿轮故障与维护具有重要意义，对齿轮进行故障模式与失效机理的分析，可以实现齿轮由事后维修，定期维修到预防性维修的转变，从而减少检测成本，避免发生安全事故。

1减速机的运行原理分析

制动机构运行时，是一种独立于传动装置和工作装置的闭合传动装置，用于降低转速和完全增加转矩，以满足具体的应用要求。在某些情况下，您还可以在低速齿轮和大扭矩齿轮内设置高速驱动的马达支架，有效加速齿轮输入轴上的齿少齿轮的输出轴，在输出装置和工作方向装置之间进行转速调整，从而有效提高系统的运行水平和效果。

2减速机常见故障分析

2.1减速机齿轮轴及齿轮故障

切割轮传动轴是制动机构运行的关键驱动因素。齿轮轴位于制动机构的支承管路上，在制动机构运行较长时间内可能导致制动机构驱动轴断裂。切割轮传动的主轴轴，通过切割轮传动主轴轴的整个横截面因润滑油的力状态和应力而增大，可能导致断裂。切割轮传动轴还与其他零部件配合工作，以实现动态精密传动。当切割轮传动轴与其他零部件之间的连接不同时，制动机构运行时旋转轴倾斜，这会影响主轴轴接触面的平滑度，并导致运行噪音。此外，齿轮轴的制造工艺、环境条件等可能会影响制动齿轮轴的精度，最终导致传动轴失效。

2.2齿轮磨损

工业用齿轮在正常使用情况下，齿轮副磨损是缓慢的，随着使用时间的增加，齿轮磨损是必然存在的，但非正常磨损主要表现以下几个方面：（1）加工制造质量存在问题，齿轮配合不合格，造成齿轮啮合不良磨损。（2）热处理工艺质量不达标，造成齿面硬度不合格，造成齿轮磨损速度快。（3）齿轮配合精度不达标，齿轮运转时不能正常啮合，造成齿轮磨损。（4）齿轮润滑不良导致的齿轮磨损。如果润滑油中杂质较多，将影响齿面及轴承的润滑效果，加速齿面啮合磨损、点蚀剥落失效。

2.3轮齿表面疲劳

齿轮轮齿表面的疲劳分为齿面的点蚀与剥落。轮齿长期工作中，轮齿表面由于受到交变载荷影响，从而引起微小裂纹。当出现这种微小裂纹后，润滑油进入裂纹，轮齿的啮合将润滑油封闭在裂纹内。这种挤压让润滑油产生的高压使裂纹不断扩大，其结果是轮齿表面小部分的金属出现脱落从而造成点蚀，当出现较大面积的金属脱落时称为轮齿表面剥落。

3预防措施

通过对故障减速机的损坏原因分析，有针对性的对线上减速机制定预防措施，通过合理、科学的预防措施，延长线上减速机使用寿命，具体的预防措施如下：（1）调整减速机润滑油品，缩短润滑油品更换周期，调整润滑油的添加剂和粘度，对减速机箱体内杂质定期进行清理，保障油品清洁度，并检查减速机润滑系统运行情况，检查各轴承润滑进油情况。（2）定期全面检查线上减速机轴承运行情况，对于出现劣化轴承进行更换；复核各轴向间隙及时做出调整；调整齿轮啮合度，满足齿高方向≥50%，齿长方向≥70%。（3）定期全面检查减速机齿面硬度，对于齿面硬度降低或失效的齿轮轴进行更换或报废处理。（4）定期对在线设备进行维护，改善其工作环境和条件，对设备进行细致、全面的检查，如有劣化迹象应及时得到处理。（5）制作线下备件时，要加强监制工作。一是，要对加工过程中齿轮尺寸精度严格控制，提高齿轮轴安装的精度，必要时对齿轮副啮合做适当的修配。二是，应通过提高轴承室加工精度、选用高品质轴承、严控轴承安装精度，提高轴承的使用寿命。（6）加强技术人员的业务素质，提高业务能力，及时、尽早发现轴承、齿轮轴劣化迹象。

4加强减速机的质量管理

确保制动机构在引进制动装置时质量过高。采购减速设备时，应确认生产企业是否具备减速的生产工具和能力，并用科学合理的检验工具全面有效地检验减速的质量和性能。制动弹簧电机部件的型号一般与制动机构兼容，安装制动照排机时必须严格遵循制动照排机的说明。拆卸制动电阻时，客户必须考虑拆卸电机的加速，并在辅助设备不正确时考虑。发动机备件最好在工厂购买，以改善制动机构各种结构类型之间的匹配。如果没有出厂备件，可以从第三方购买，在购买过程中，除了使用延时手段外，还会对部件的质量性能进行严格检查，以确保发动机在较长的运行时间内降低故障率。

5对齿轮失效的反应

排除变速器故障时，应根据科学合理的工作原理筛选出最佳的故障处理方法。①在制动照排机的维护工作中，需要分析长时间不能过载的制动带的情况，并选择合适的电机以确保符合具体的操作要求。①定期更换变速器，选用符合标准的材料，跟踪整个过程中的热处理情况，确保贮存符合标准，保证变速器的应用质量达到一定程度的要求，基本上避免故障。①在实践中是防止并发症进入框架内以避免干扰。①变速器应减少撞击，避免点蚀问题，同时避免变速器故障。

齿轮的维护分析

针对减速机齿轮的状态监测对减速机的运行情况进行了初步分析，需要根据分析结果制定相应的维护方案。对于监测指标正常的减速机，应对其运行环境进行清洁，定期加注润滑油，注意润滑油中尽量避免少量的金属屑，并保持良好的工作环境；对于监测指标出现异常的减速机齿轮，应拆箱查看其故障严重程度，对于轻微故障无需立即更换的，需要做好备件管理，对于严重故障的需要立即进行更换。为减少齿轮发生磨损情况，应该加强齿轮表面的硬度，将抗磨损的物质加入润滑油中，吸附润滑油中的金属，减少磨损程度。为减少发生齿轮因过度疲劳出现断齿，应该增大齿轮根部半径，使得齿轮表面光滑，加大齿轮的抗折断能力。

结束语

减速机齿轮是齿轮减速传动系统中的重要部件，受运行工况以及环境因素的影响，容易发生各种故障。分析减速机齿轮的工作原理、失效模式、失效原因，提取齿轮的典型故障特征，制定相应的维护分析方案，保证齿轮稳定良好运行。

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