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1、： 鲨盐鱼堡塞鱼 立磨减速机的设计和应用 李涛 ( 重庆齿轮箱有限责任公司技术中心，4 0 2 2 6 3 ) 捅 要：介绍了立磨减速机主要零部件的设计要点、主要应用行业及产品的实际应用情况，并对产品 新树料、新结构、巨大的经济效益进行了概述。 关键词：立磨减速机；设计；应用 出现于2 0 世纪3 0 年代的立磨随着悬浮预热器 窑、预分解窑的开发成功，新型耐磨材料的成功使用， 液压技术和自动化技术的提高，以其占地空间小、节 能显著而使其在建材、火电等行业迅速广泛应用。目 前最大立磨L M 6 3 4 粉磨能力已达6 0 0 t h 。相配锥一行 星减速器W P V 一3 6 0 功率达5 6
2、0 0 k W 。 减速器是立磨的关键部件之一，其工作的可靠性直 接影响到磨机的运转效率。由于立磨用减速器与一般工 业齿轮箱相比，在结构和使用上有巨大的差异。本文对 立磨减速机主要零、部件的设计制造作一简要介绍。 1立磨减速器工作特性 立磨机减速器通常安装在磨机的下部它除了传递 扭矩外还要承受磨盘、磨辊的重量以及液压装置所产生 的粉磨力。在粉磨过程中由于物料颗粒大小和硬度不均 会对辊子产生冲击载荷且经常波动，磨辊总是在不均匀 料层上运动产生的垂直载荷直接通过箱体立壁( 只受压 力不受弯矩) 传递到基础，如莱歇磨和保利休斯立磨。 我公司生产的立磨减速机( 图1 ) 它主要由三个 部分构成即锥齿轮
3、部分、行星传动部分和止推轴 承及箱体部分。锥齿轮传动部分为一独立装置，装 圈1 立磨减速机 在减速器的底部。通过齿形联轴器与行星传动部分 的太阳轮相连并保持太阳轮浮动。由磨盘法兰与 行星架所组成的旋转装置安装在2 个轴承上：即承 受垂直载荷的推力轴承和作为导向作用的径向轴 承。行星传动部分的内齿圈具有多种功能，它除了 支持行星轮并与行星轮啮合外还作为箱体的一部 分直接支承轴向推力轴承，承受垂直载荷。并把该 力传递到箱体底部和地基。由于设计上保证了内齿 圈、推力轴承以及下箱体三者的平均直径接近。在 轴向力作用下不产生弯矩。另外通过内齿圈的支撑 还保证了径向轴承的对中性。 2 立磨减速器主要零、部
4、件的设计 该减速机的设计思想原则是：既要使其性能指标 具有一定的先进性。又要保证减速机有高度的可靠性 和良好的工艺性。 2 1齿轮设计 众所周知，硬齿面齿轮的承载能力是软齿面齿轮 的2 5 倍以上。根据多年来齿轮制造技术的发展和经 验的积累，可以用齿轮承载能力指标来表征齿轮的强 度，这个指标也大致反映了目前齿轮设计和制造技术 所达到的实际水平。锥齿轮由于其接触特性还需按 L e w i s 方法进行设计，安全系数S b 一般为5 。6 并且要 保证足够大的裕度。 目前常用的齿轮承载能力指标主要有2 个。 ( 1 ) 主要表征表面疲劳强度指标的K 系数 K = E ( u + 1 ) I b d
5、 1 1 , N m m 2 式中：毋一齿轮圆周切向力，N ； 6 一齿轮工作齿宽，m m ； 扣主动轮节圆直径，m m ： 全国水泥立磨技术装备研讨会论文集 u 一减速比。 ( 2 ) 主要表征齿弯曲强度指标的U 系数 皓E b ，加 式中：m 几一齿轮法向模数，m m 。 系数、U 目前所能达到的水平详见表l 。 衷1K 、U 水平值 钢质齿轮最低硬度 足系数系数 使用场合精度 小齿轮大齿轮 ( N ，m m 勺( N 内燃机驱动压缩 髓2 2 5 舳2 1 0高精度 o 4 83 l H B 3 3 5H B 3 0 0 高精度 O 7 63 3 机 H R C 5 8H R C 5 8
6、高精度2 0 75 5 一般工业用传动 装置f 驱动和被驱 髓2 2 5H B 2 1 0中高级精度 1 3 83 8 动装置扭矩都相 H B 3 3 5船3 0 0中高级精度2 0 74 8 对平稳) H R C 5 8H R C 5 8中高级精度 5 5 28 9 大型工业用传动 装置卷场机转窑 舳2 2 5H B 2 l O中等精度O 8 3 2 4 轧机等( 被驱动装 舳3 3 5H B 3 0 0中等精度1 2 43 l H R C 5 8腿C 5 8中等精度 3 4 55 2 置有中等冲击) 我公司齿轮强度计算除了按国标和I S O 标准计算 外对用于水泥工业的减速机还采用A G
7、M A 标准进行 强度校核，其A G M A J I 爰务系数接触强度C S F ，2 5 。弯 曲强度K S F ， 3 0 。 圆柱齿轮全部采用高级合金结构钢和渗碳淬火 热处理方法，齿面均进行磨齿，其精度均在G B l 0 0 9 5 的6 级以上，齿轮表面硬度5 8 6 2 H R C ，芯部硬度 3 2 H R C 左右，硬化层深度根据载荷大小由计算机计算 确定。齿轮均采用变位的斜齿或人字齿轮。以获得噪 音小、运转平稳的良好性能。变位系数的选择十分重 要。首先根据几何条件计算出大小齿轮变位系数之 和，并由计算机按程序设定的分配原则进行分配保 证齿轮副的最佳性能 圆柱齿轮加工采用大圆弧凸
8、头的刀具齿廓该刀 具齿廓使齿根受到过切但在后续的符合啮合原理的 齿面磨削工序时。可以避免在齿根处产生磨削台阶。 这对于提高齿轮的齿根弯曲强度是特别重要的。由于 过切齿根不受磨削因此其渗碳淬火硬化层得以完全 保留，该硬化层在化学处理过程中。同时辅以喷丸强 化，物理机械性能改善，产生了残余压应力，增加了硬 度并改善了组织状态。另一方面。过切齿根避免了磨 削中的过热和局部烧伤引起的内部压应力降低以及 裂纹的出现。应用这一齿形技术轮齿抗弯曲的持久 极限可提高3 0 ，齿轮寿命提高1 1 。1 5 倍。 轮齿是一个弹性体工作受力后不可避免要发生 弯曲变形。虽然啮合结束后恢复原状但啮合时的变 形会发生基节
9、误差那样的影响使下一对齿的齿顶和 齿根发生干涉。产生很大的冲击而引起啮合噪音。因 此对高承载能力的高硬度齿面的渗碳淬火齿轮齿 顶、齿向修整技术是保证齿轮箱性能的不可缺少的必 要条件。重齿公司齿轮修形分为齿廓修形、齿向修形、 齿向修磨三种类型。齿向修形可分为齿端修薄、螺旋 线修形、鼓形修整、曲面修整等；齿廓修形可分为齿顶 修缘、齿根修缘、压力角修形、曲线修形等。齿廓修形 齿轮的磨削方法有：修整砂轮形状法、改变展成传动 比法、修形样板法；齿向修形齿轮的磨削方法有：改变 磨削螺旋角法、修形样板法。建立了自己的齿顶、齿向 修形计算标准和计算程序。本系列减速机的圆锥齿轮 采用格里森等顶隙收缩弧齿或克林根
10、贝尔格圆锥齿 轮，均采用深层渗碳淬火磨削齿轮。内齿圈采用高级 合金钢调质或氮化。 2 2 止推轴承的结构设计 ( 1 ) 一般情况下，止推轴承的 最佳止推瓦个数为8 1 5 块。随着 止推瓦个数的增加。止推轴承轴 向载荷分布的不均匀性也增大 圈2 扇形止推瓦 而止推瓦个数偏少将会失去均衡载荷能力的优点。 现以图2 所示的扇形止推瓦为例简述其结构设 计时应注意的问题。 当止推瓦个数确定后则需确定平均长度L 与宽 度B 的比值，该比值应控制在0 6 2 范围内一般取1 。 1 2 。止推瓦的间距应不小于平均长度的2 5 。外径髓 与内径D ：的比值控制在1 5 2 5 范围内，一般取1 5 。所
11、有止推瓦表面积与D ，和D 2 围成的环形面积之比在 O 7 。0 8 5 之间。止推瓦厚度H 为( O 2 5 0 5 ) B 。在上述条 件确定后，止推瓦的结构设计就可以进行了。 轴承表面材料有两种：一种是铅基、锡基轴承巴 氏合金耐磨材料，另一种是弹性金属塑料耐磨材料。 根据国外同类产品的经验第一种材料的止推轴承的 比压控制在2 0 k g f c m 2 是完全可靠的。第二种材料的止 推轴承的比压可以控制在4 5 k g f c m 2 左右这种材料有 许多技术性能优点，将来是发展趋势。 ( 2 ) 为了在止推瓦表面上建立流体动压条件和具 有相应的承载能力必须保证止推瓦表面有一定的楔 隙
12、。而楔隙是靠止推瓦的支撑点与重心有一定的偏心 而得到的。偏心率是用偏心值e 与平均长度L 比值的百 分数表示的。对于有正、反转要求的止推轴承。取= O ： 不反转的止推轴承取= 5 ，对于不反转的止推轴承 在油膜厚度足够大的前提下，为了降低油膜的温升 望盐鱼堑塞堡 应控制在5 。1 0 之间。偏心率的大小与止推轴承摩 擦表面的粗糙度、止推轴承间载荷分配不均匀性、轴 向力的大小、温度和润滑油的性质等有关。 ( 3 ) 止推瓦进油倒角的曲线形状对止推瓦的热工 性能影响很大。良好的倒角形状可以消除人油端的涡 流、局部降低油压、改善止推轴承的温度状况和止推 瓦前部的润滑油停滞区。下面介绍两种止推瓦进油
13、倒 角的曲线形状。 双曲线型倒角( 见图3 a ) 。 取双曲线型倒角的长度L l 为止推瓦平均长度L 的 1 W o 将L 1 平均分成1 0 等份，则曲线各点的坐标尺寸见表2 。 圆弧形倒角( 见图3 b ) 。 圆弧形倒角的推荐尺寸为：倒角长度厶也取止推 瓦平均长度L 的1 0 ，R = 0 0 4 L ( 或R = 0 4 L 1 ) ，B ，= O 0 4 L ，。 2 3 箱体 立磨减速器箱体除了承受齿轮作用于轴承和内 齿轮上的力外还要承受由磨辊施加于磨盘的静力和 动态力，因此箱体的要求是：应有足够的刚性，必须承 受全部的内外载荷。保证齿轮接触良好，应防尘、防渗 漏，结构应便于装拆
14、、检查和维护。 本系列减速器的箱体设计成减振型的用结构钢 焊接成的刚性结构，外观呈圆柱形结构，由于箱壁壁 厚的中点面与推力轴承支点十分靠近从而保证载荷 直接传人地基。 上箱体包括上部径向轴承机壳和推力轴承机壳 由于要承受磨辊压力。除严格设计外，在支承推力轴 承处具有加强筋其位置尽量靠近推力轴承的受力 点。上箱体还设计为推力轴承的储油器和油池，以保 证轴承处有恒定的油位。下箱体为筋板结构，底板精 表2 双曲线型倒角的各点尺寸 横向位置 纵向位置Z ； 横向位置 纵向位置Z ； 0 1 L 1 5 0 6 L 1 0 3 1 0 2 , 1 2 0 6 0 7 L l 0 1 8 0 3 L l
15、1 3 1 0 8 L 1 O 0 7 5 0 4 L 1O 7 8 0 9 L l 0 0 3 8 0 5 L 1 0 4 9 工l O 0 2 L I = 0 1 0 0 1 L 罔 I厂 a 双扭线型倒角 b 圆弧形式倒角 圈3 止推瓦的进油倒角 密加工以确保减速器准确安装在基础上。 2 4 轴承设计 圆锥小齿轮和圆锥大齿轮轴是完全刚性地装配 在圆柱形滚子轴承和双列圆锥滚子轴承中，精确调整 的双列圆锥滚子轴承特别适用于承受来自圆锥齿轮 的轴向推力。圆锥小齿轮是悬臂的，而圆锥大齿轮用 轴承两端固定。相反，行星齿轮固定在自动调心滚子 轴承上可以得到在各行星轮中的理想载荷分布。另 外在上部壳体
16、截面中心有一个窄型的滑动轴承，它 对止推盘和磨盘起导向作用。 3 润滑和监控 减速机润滑状况的好坏对其承载能力和使用寿 命有着极其重要的影响。采用先进电子技术和监控的 供油系统对所有齿轮和轴承进行强制润滑箱体的尺 寸设计成能作油箱用有的轴承因结构限制采用浸油 润滑油品采用粘度等级为N 2 2 0 N 3 2 0 中负荷工业齿 轮油。低压额定供油压力般为2 4 b a r 。不管是低压 润滑系统还是高压系统均进行过滤。以保证轴承、齿 轮不受润滑油中杂质损害。 为了保证整个传动装置的绝对安全运行必须对 整个传动装置和润滑系统进行连续监控必须监控低 压过滤器前、后的油压减速机进口和高压泵后的油 压。低压管路的流量，冷却器前、后的油温尤其是紧 接在巴氏合金表面下方的轴瓦温度也必须不断监控。 当偏离标准值时将发出信号或者使系统停止运行。对 稀
