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浅谈矿井提升机减速器故障诊断及排除
时间:2017年06月28日作者:本站原创

目前我国矿产的开采当中矿井提升机的使用是必不可少的一部分,而在矿井提升机的使用中减速器却是极容易发生一些故障,如何诊断这些故障发生的原因并且予以排除成了当前相关人员亟待解决的首要问题。

1 矿井提升机减速器故障诊断

1.1 齿轮的损伤与失效

1.1.1 裂纹

齿轮裂纹一般发生在轮齿、轮缘、轮毂、轮辐等部位。按其形成的特点可分为两大类:制造裂纹和使用裂纹。前者应降低在生产过程中产生的制造内应力,减少齿轮产生制造裂纹的机率。对于使用裂纹,主要发生于应力集中部位,临时处理方法是:将裂纹处打磨光滑,使其周边圆滑过渡,防止裂纹扩展。

1.1.2 断齿

断齿是指齿轮的一个或多个齿的整体或局部的断裂。齿轮的断裂按其形成的特点可分为:过载折断、塑变折断、疲劳折断。过载折断是由于严重过载时轮齿应力超过极限应力造成的轮齿折断。预防措施主要有:制造时控制材料及热处理质量,控制机械加工及装配质量,安装时保证接触精度,使用时防止硬物挤入啮合区,在传动系统中设置安全装置,在电控系统中设置过载保护元件。塑变折断是由于应力集中严重超过材料强度或者是运转过热引起齿轮材料强度的降低,造成轮齿塑变,最后折断。疲劳折断的主要原因是轮齿在过高交变应力的重复作用下,因疲劳裂纹不断扩展,使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力,造成过载最终折断。对于使用过程中出现断齿现象,应立即予以更换。

1.1.3 齿面疲劳

齿面疲劳是在过高的接触剪切应力作用下,在轮齿表面、次表面或表层下产生疲劳裂纹并进一步扩展而形成的一种齿面损伤。其特征是齿面金属的移失,并在齿面形成一些凹坑。齿面疲劳主要取决于相啮合齿面的接触能力和应力循环次数。齿面疲劳一般有初期点蚀、扩展性点蚀、微点蚀、剥落等几种形式。临时处理方法是:将点蚀坑边缘打磨圆滑,并且更换极压润滑油。通过对软齿面齿轮进行跑合,扩大接触面,降低齿面粗糙度;对硬齿面轮齿进行修形,选择高性能极压润滑油等措施都可以减少点蚀现象的发生。

1.1.4 齿面损耗

齿面损耗是指齿面材料的消耗与损失。根据消耗的主要机理可以分为:滑动磨损、腐蚀、过热、侵蚀和电蚀五大类。其中滑动磨损是最常见的机械ニ稹6杂谑杂霉讨谐鱿值齿面损耗现象,应更换优质极压润滑油,保证润滑油的清洁度要求,并且监测齿面损耗的进展程度,如果齿面损耗过快,应及时与制造厂联系,分析原因,以决定最终处理方案。

1.1.5 胶合

胶合是相啮合齿面在一定的压力下润滑油膜破裂,金属发生直接接触而融化粘连,随着齿面的相对运动,金属从齿面上撕落的一种齿面损伤。表现为沿滑动方向粘连撕伤沟痕,严重时整个齿面齿廓几乎完全损坏,仅节线位置无沟痕。临时处理方法为:将胶合损伤处磨削光滑,并更换极压润滑油,同时与制造厂联系,分析原因,以避免胶合损伤再次发生。

1.1.6 永久变形

当齿轮工作应力超过轮齿材料的屈服极限时,材料产生塑性变形,形成齿面或齿体的永久变形。一般形式有:压痕、起皱、起脊、飞边。发生永久变形一般应直接更换备件。

1.2 轴承的损伤与失效

运转中无法直接观察轴承,只能通过对噪声、振动、温度、润滑剂等状况的监测,来分析轴承的异常,从而对检修人员的个人经验提出了很高的要求。为了判断拆下的轴承能否继续使用,应重新检查尺寸精度、旋转精度、内部游隙,并且检查各零件的表面是否有损伤。通过分析轴承损伤的原因,及时采取响应的对策,改善轴承的使用条件,并且补充轴承的备件。

1.3 润滑油泄漏

提升机减速器一般为闭式减速器,齿轮、轴承都在清洁的环境中工作。并且由于齿轮、轴承的工作都需要润滑,减速器中存在大量润滑油。按照密封接合面间有无相对运动,可分为:静密封、动密封。润滑油从静密封中泄漏的主要原因是箱体的剖分面加工质量不好、不平度误差大或有变形、静密封元件质量不过关。其处理方法一般为:将静密封元件清理干净,再对静密封部位重新进行密封。润滑油从动密封中泄漏的主要原因是因为密封设计质量或装配质量不过关、密封元件质量不好。其处理方法一般为:更换密封元件;修改润滑油回路,使回油畅通;加大通气孔,减少减速器内的压力。

1.4 箱体的变形

安装前由于运输起吊引起的箱体变形,在安装时要进行矫正。如果箱体在轴向伸长或缩短,只要不影响使用,可不做处理;水平方向的变形,要通过调整地脚螺栓或者加垫片的方法调平。减速器在使用过程中,由于地脚螺栓松动,基础变形等原因引起箱体变形,通过增减垫片,重新紧固地脚螺栓,保证减速器箱体变形到最小。

2 矿井提升机减速器故障排除

针对减速器的上述故障,必须采取相应的处理措施,以排除故障。

2.1 齿轮

采用硬齿面齿轮提高齿轮强度与承载能力。硬齿面齿轮设计采用我国渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法(cb/13480-1997),通过结合现场使用情况,以及实际制造水平,确定合理的使用系数,可以保证齿轮强度设计安全可靠。齿轮用钢,要求钢材具有强度高、韧性好、综合力学性能优良、加工性能好的特点。热处理是材料获得预期性能的关键,优良的材料只有通过适宜的热处理工艺过程才能获得相应的优良组织状态和性能。在计算齿轮强度时,正确计算设备的每天工作时间、正确确定工况系数、减少富余量,可以优化齿轮设计。

2.2 轴承

滑动轴承在提升机减速器中应用广泛,流体动压轴承由于两摩擦副间存在油膜,故具有摩擦力小、磨损少、寿命长、运转平稳和对冲击、振动不敏感等优点。但在提升机减速器中,用滚动轴承代替滑动轴承,可以降低维护费用,节约维修时间,降低事故率。

2.3 箱体

箱体的强度、刚度和寿命直接影响提升机的工作能力。通常情况下,只要满足刚度条件,通常都能保证所需要的强度。只有在箱体承受较大的冲击载荷或可能出现意外载荷作用时,才必须计算强度。在某些特殊情况下,必须运用有限元分析方法对箱体进行结构分析,以提高箱体设计的可靠性,并且可以节约材料,降低生产成本。

2.4 密封装置

减速器的静密封可以靠精细加工的表面的相互压紧来实现,在不能完全压紧处通过增加弹性填充物来实现。在矿井提升机减速器的实际应用中通常在盖、箱体、法兰之间采用密封胶,保证静密封的可靠性。减速器的动密封可以通过接触式密封结构或非接触式密封结构来实现。实际应用中,轴头密封结构通常采用迷宫密封结构、甩油环密封结构、油封密封结构和填料密封结构等。

2.5 冷却装置

冷却装置可以减少减速器产生的热量和加强减速器的散热效果。为了达到高效、低温升和节省能耗的目的,要求功率损失减少。齿轮的搅油损失主要与润滑剂的粘度有关,低粘度的润滑剂可以降低搅油损失。齿轮的啮合损失主要与润滑剂的种类有关,使用合成润滑油可以将啮合损失降低 50%左右。在一定条件下,合成润滑油可将功率损失降低 70%,油箱温度可降低 20 ℃。合成润滑油的选择应该慎重,应严格检查它同标准密封材料和油漆的共容问题。

结束语

总之,矿井开采业是安全事故频繁的行业,矿井提升机的安全可靠性不仅影响整个矿井生产,也涉及人员的生命安全。须对矿井提升机机械系统进行全面故障监测,特别是提升机重要的组成部件之一的减速器,对其进行监测具有非常重要的意义。



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