侯鐵軍，張洪亮

（承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰竞颖笔″懺煊娩摴こ碳夹g(shù)研究中心，河北 承德 067201）

軋機(jī)減速機(jī)低速軸花鍵齒磨損分析及維護(hù)

侯鐵軍，張洪亮

（承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰竞颖笔″懺煊娩摴こ碳夹g(shù)研究中心，河北 承德 067201）

軋機(jī)減速機(jī)是軋線機(jī)列的關(guān)鍵設(shè)備，作為傳動(dòng)聯(lián)接的花鍵齒是日常點(diǎn)檢、維護(hù)的重點(diǎn)，傳動(dòng)聯(lián)接的穩(wěn)定運(yùn)行是機(jī)列無故障、產(chǎn)線生產(chǎn)正常的重要保障。本文介紹了軋線機(jī)列的簡(jiǎn)要構(gòu)成及軋機(jī)減速機(jī)低速軸花鍵齒的磨損案例，對(duì)花鍵齒磨損進(jìn)行機(jī)理分析，并介紹了維護(hù)思路。

軋機(jī)減速機(jī)；花鍵齒磨損；維護(hù)

某鋼廠棒材軋線配置高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)共20架，分粗軋、中軋及精軋三組布置，其中粗、中軋機(jī)組各8架，精軋機(jī)組4架，平立交替布置。其中，3 H軋機(jī)為φ610軋機(jī)，輥徑范圍φ520～φ610 mm，減速箱輸出軸的中心距為670 mm，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖13 H軋機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.電機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.聯(lián)合減速箱 4.鼓形齒聯(lián)軸器5.上工作輥 6.下工作輥

3 H軋機(jī)列由一臺(tái)直流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，主傳動(dòng)設(shè)置安裝在平臺(tái)上，通過聯(lián)軸器聯(lián)接聯(lián)合齒輪箱，依次為鼓形齒聯(lián)軸器和軋機(jī)，其中鼓形齒聯(lián)軸器托架及軋機(jī)機(jī)架底座安裝在滑軌上，由液壓缸推動(dòng)進(jìn)行更換軋機(jī)，機(jī)架采用液壓松開、液壓橫移、彈簧鎖緊，可整機(jī)架快速更換，軋機(jī)作業(yè)率高，操作和維護(hù)方便。鼓形齒聯(lián)軸器與軋機(jī)側(cè)通過軋輥扁頭聯(lián)接。與聯(lián)合齒輪箱側(cè)通過花鍵齒配合聯(lián)接，采用的是漸開線花鍵形式，這種形式傳動(dòng)聯(lián)接花鍵齒根厚，承載能力高。另外，由于齒廓為漸開線，受載時(shí)齒上有徑向力，具有自動(dòng)定心的作用，各齒受力均勻的特點(diǎn)?；ㄦI齒嚴(yán)格按D I N5 4 80標(biāo)準(zhǔn)制造，保證與齒輪箱精密嚙合，鼓形齒式聯(lián)軸的花鍵部分安裝有防塵罩及齒式磁性密封。

1 軋機(jī)減速機(jī)低速軸花鍵齒磨損案例

2009年3 月份，車間安排對(duì)3 H減速機(jī)周期性檢查、維護(hù)，對(duì)磨損嚴(yán)重的原件進(jìn)行更換。后續(xù)生產(chǎn)過程中，對(duì)花鍵齒進(jìn)行周期性檢查，未發(fā)現(xiàn)輸出軸花鍵齒磨損情況。在2014年5月年修期間，檢查齒套發(fā)現(xiàn)下齒套磨損嚴(yán)重，因現(xiàn)場(chǎng)無備件，安排將下側(cè)齒套與上側(cè)對(duì)調(diào)，在檢查更換過程中，發(fā)現(xiàn)輸出軸花鍵齒有輕微磨損情況，如圖2所示。

圖23 H軋機(jī)減速機(jī)低速軸（下側(cè)）

2014年9 月份，在對(duì)3 H軋機(jī)減速機(jī)輸出軸齒套檢查過程中，發(fā)現(xiàn)下輸出軸花鍵齒已嚴(yán)重磨損（材質(zhì)20 C r Mn Mo A），其花鍵單側(cè)齒磨損約2 mm，磨損情況如圖3所示。鑒于3 H軋機(jī)減速機(jī)下輸出軸花鍵齒磨損情況，對(duì)其進(jìn)行更換，以消除重大的設(shè)備隱患，避免可能帶來更大的停機(jī)損失。

圖33 H軋機(jī)減速機(jī)低速軸（下側(cè)）花鍵齒嚴(yán)重磨損

2 花鍵齒單側(cè)齒磨損機(jī)理

花鍵齒磨損疲勞曲線如圖4所示。跑合階段磨損區(qū)域Ⅰ和穩(wěn)定磨損區(qū)域Ⅱ中，花鍵齒面磨損主要是摩擦磨損，由于節(jié)圓誤差實(shí)時(shí)發(fā)生變化，直到最終達(dá)到一個(gè)理想的嚙合狀態(tài)。而疲勞磨損區(qū)域Ⅲ，載荷循環(huán)造成花鍵磨損，花鍵會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)失去承載能力并失效。

圖4 磨損疲勞曲線

花鍵齒單側(cè)磨損原理分析示意圖如圖5所示?；ㄦI齒單側(cè)磨損初期，可簡(jiǎn)化為側(cè)面間隙，由于側(cè)面間隙的存在，花鍵軸齒和內(nèi)套齒在傳動(dòng)開始階段，是在側(cè)面很小的面積上接觸，應(yīng)力激增。而在花鍵齒側(cè)面進(jìn)入正常嚙合后，可簡(jiǎn)要分析如下。

圖5 花鍵齒單側(cè)磨損原理分析示意圖

其中，r為花鍵內(nèi)齒套內(nèi)圓直徑；R為花鍵軸外圓直徑。

即花鍵傳動(dòng)進(jìn)入正常工作時(shí)要求花鍵側(cè)面完全接觸，因此實(shí)際的磨損量為： dececd?=。

由于R與r非常接近，因此初期花鍵齒單側(cè)磨損量是微小的。

3 結(jié)語

（1）由于更換的3 H軋機(jī)減速機(jī)下輸出軸為2009年替換下的備件，花鍵齒已有磨損，單邊磨損約2 mm。依據(jù)磨損疲勞機(jī)理，花鍵齒已處于疲勞磨損階段，但在原有工況條件不變的情況下（轉(zhuǎn)矩T以及徑向載荷Q），這個(gè)階段磨損主要取決于徑向載荷造成的花鍵齒及內(nèi)齒套的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即更為嚴(yán)重的摩擦磨損。因此這一階段，花鍵齒的單側(cè)磨損速率將成倍增加，需調(diào)整檢查周期，在檢查齒套時(shí)重點(diǎn)關(guān)注花鍵齒磨損情況。

（2）當(dāng)花鍵齒從輕微磨損到超過半個(gè)齒厚的磨損量后，由于花鍵傳動(dòng)聯(lián)接存在著間隙，且在軋鋼過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和脈沖載荷綜合作用下，花鍵齒與內(nèi)齒套之間發(fā)生相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)，加劇磨損。當(dāng)磨損增大到一定量時(shí)，間隙會(huì)隨之增大，導(dǎo)致沖擊加劇，而花鍵齒將進(jìn)一步被削弱，其最薄弱的部分會(huì)相繼出現(xiàn)局部斷裂，進(jìn)而加速花鍵傳動(dòng)聯(lián)接的破壞并致使最終傳動(dòng)聯(lián)接失效。

（3）鑒于3 H軋機(jī)減速機(jī)下輸出軸花鍵齒現(xiàn)有磨損情況，無需進(jìn)行花鍵聯(lián)接的齒面壓應(yīng)力及齒根強(qiáng)度校核，而需后續(xù)重點(diǎn)關(guān)注花鍵齒面磨損并跟蹤，現(xiàn)正常使用。

[1]謝家鳳. 減小花鍵滾刀齒形角提高花鍵齒加工精度[J]. 機(jī)械制造，1996（6）：22-23.

[2]趙艷萍等編. 設(shè)備管理與維修[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

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：1671-0711（2017）12（下）-0034-02