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1、国外大型立磨减速机分析国外大型立磨减速机分析立式磨机减速机是立式磨机系统的关键设备，由于减速机的使命工况特别恶劣，要连续承受冲击、振动、过载的情况下运行，而且使用寿命要求 15 年以上，, 因此可靠性要求特别高，对减速机的设计制造也就提出了更高的要求。 因为立磨减速机的使用性能要求很高，技术难度大，国内多年来相继引进了不少型号的大型立磨减速机。进口的主要供应商是瑞士 MAAG 公司，型号如 WPU-200C、WPU-64E 等；德国 RENK 公司，型号如：KPBV150、KPBV160 等；德国 FLENDER公司，型号如：KMP710、KMPS546 等；日本宇部公司，型号如：BHP178
2、V 等。此外还有丹麦 SMITH 公司等等。上述产品在使用中也陆续出现不少问题和事故，国内厂家先后修复了一些大型进口立磨减速机，掌握了上述各公司大型立磨减速机的技术特点，下面予以简介。 1 1 国外大型立磨减速机的技术特点国外大型立磨减速机的技术特点1 11 1 MAAG 公司产品： 型号 WPU-200C，使用功率 3770，输入转速994r/min，输出转速为 25r/min,速比为 39.76。采用二级减速，第一级为螺伞，小齿轮数为 14，大齿轮数为 50，大齿轮直径为 1450，模数mn=20。第二级为行星传动:分支,Mn14，z121，z296，z3213,内齿圈直径为 2982mm
3、。高速螺伞轴采用悬臂结构，高速螺伞轴承全部为双列向心球面滚子轴承。大螺伞组件可直接吊出，螺伞输出轴与太阳轮通过花键套联接，实现浮动均载。行星轮的轴承为滑动轴承，润滑是通过行星架轴的油孔进油。行星架为整体式，为保证齿圈的润滑，在行星架与推力瓦内齿圈的一平面有 0.61.6mm 的间隙，内齿圈跟承压面作为一体以提高刚性，内齿圈成为箱体的一部分，太阳轮，行星轮的润滑也是通过行星架轴油孔进油到喷油管喷油润滑。行星架的定位轴承为滑动轴承，行星架轴与磨盘通过圆柱销联接传递动力。磨机的巨大压力与冲击是通过推力轴承承受，该推力轴承由 12 块扇形推力瓦组成，采用动静压润滑油站，低压油量 400c/min，高压
4、压力 120bar，最高压力 150bar，流量 123.9l/min。高压油管分四组，每组 3 路，每个扇形块设有高压腔，通过圆形滑块支承，固定螺栓定位。圆形滑块直接安在内齿圈的平面上，承受轴向压力，Fa=8400kN, Fagn=25200kN,冲击载荷是静负荷的 3 倍。另外，高速输入轴联轴器与电机端为刚性联接，与减速机轴端为嵌入式橡胶块结构。减速机与磨机是通过 12 个 M64x6 螺栓进行联接，地脚螺栓 12 个。减速机除配有高低压油站外，还设有轴承温度和底座振动等检测仪，现场测量一轴承温度为 81 度，底座振动 1.6mm/s,设计要求 46mm/s 时，报警并停车。与其他减速机不
5、同的是行星轮轴承采用滑动轴承，即巴氏合金直接浇注在行星轮轴上。整机重量 108t, 长 寛 高为476038602690。WPU-64E 的使用功率为 1600KW,结构同 WPU-200C 完全一致。1 12 2 德国 RENK 公司产品：型号 KPBV150，使用功率 3500KW，输入转速990r/min,输出转速 22.45r/min，速比 44.1，采用三级减速，第一级为螺伞，第二、三级均为行星传动。第一级螺伞 Z1=22，Z2=49，u1=2.27，Mmn=17.24，De2=1000。第二级为行星传动，3 分支，m=16，Z 1 =20，Z 2=37，Z 3 =946， u2=5
6、.7； 第三级为行星传动， m=16，Z 1 =38，Z 2 =28，Z 3 =94，u=3.47；跟其他产品不同的是，第二级、第三级均采用行星传动，因而结构更加紧凑，同时第二级和第三级的内齿圈参数完全相同，便于加工。整个行星轮系为一大独立部件。通过行星轮系壳体安装在减速机的箱体中，通过二级行星轮的浮动实现均载。由于第二级采用行星传动，更适合于大速比传动。该减速机的速比是同类产品中较大的，虽然功率小于其他国外同类产品，但输出扭矩是最大的。 KPBV150 的另一个特点是，采用了 16 块圆柱形推力瓦，如液压缸一样将磨盘托起，直接座落在箱体上，容易保证安装精度，其中 4 块推力瓦装有热电偶，每块
7、轴瓦设置高压腔，比压为 4.78MPa ,高压油压力为 170bar。高压进油管集中在箱体一处。配专用稀油站,减速机箱体内设置有 2 根环形低压进油管，底座安装一测振仪测量点，行星轮系有 2 根橡胶软管进油到行星轮系各个部分进行润滑。下箱体有两个大观察孔，人可以进去检测。KPBV160 的使用功率为 4200KW,结构型式同KPBV150 基本一致。1 13 3 德国 FLENDER 公司产品：产品型号为 KMP710，使用功率 3600KW，输入转速 995r/min，输出转速 25.24r/min ，速比 39.429，采用二级减速。第一级为螺伞:小齿轮数为 14,大齿轮数为 64, 大齿
8、轮直径为 1600mm, Mmn=25;第二级为行星传动:m=20Z1=16 Z2=53 Z3=122 内齿圈直径为 2440mm。第一级速比 u1=4.57, 第二级速比u2=8.625 。内齿圈通过 6 个圆柱销定位在箱体中，行星架与输出轴为一体，行星架 轴与磨盘通过锥度配合，并用花键联接，拆卸和装配时要用 3000bar 的液压工具才能进行。内齿圈与磨盘联接 30 等分，2 个起吊孔，4 个螺栓，24 个圆柱销。锥齿轮轴承除用了一个双列圆锥滚子轴承，两个圆锥滚子轴承外，还用了一个单圆柱滚子轴承，此点也与其他产品不同。大锥齿轮两端轴承是一个圆柱滚子轴承和两个圆锥滚子轴承，行星轮的轴承为双列
9、球面滚子轴承。与其他国外产品不同的是，行星架的定位采用的是大圆柱滚子轴承，其它为滑动轴承。箱体和行星架均为球墨铸铁整体铸造，箱体外有 8 块筋板，4 大 4 小，4 个大筋板铸有安装台阶，上有 4 个搭子。箱体上部有四个大观察孔，四个小观察孔，下有两个观察孔，上下各一个通气帽，热电阻共 5 个，其中推力瓦两个，输入轴两个，还有一个为上圆柱滚子轴承，高压进油管 12 根，Dg10，总进口在一个盖子上，按轴瓦进行编号，4 个高压泵，每个泵管 3 个推力瓦，通过管夹排列布置，仪表盘可观察每个高压进油管压力。低压油进油管两根 Dg100 左右，回油管直径 250mm 左右。 高低压稀油站无油箱，减速机
10、的上腔和下壳体作为油箱，上下有放油塞，通常存油量通过上下两个油标显示在 90%刻度以上。 全负荷运行时，高压油压在 5070bar之间跳动，低压压力 1.5bar,进油温度 40 度左右。KMPS546，使用功率 4000KW, n1=990r/min,n2=23.35r/min,u=42.394，Fstat=8800KN,Fdyn=27300KN,w=105000kg,长宽高为 499537203290。 KMPS546 与 KMP710 相比较，结构上有了较大的变化，即由二级减速变成三级减速。 应该说，KMPS546 是在 KMP710 的基础上进行设计的，在推力轴承、箱体结构、动静压油站
11、、控制等方面仍保留了原来的设计，但是在内部结构上发生了较大的变化。KMPS546 第一级高速轴轴承采用的仍是一个双列球面滚子轴承，大螺伞两端下端为一圆柱滚子轴承（便于装折），上端为双列球面滚子轴承，大螺伞跟平行轴小齿轮共轴，平行轴大齿轮两端均为圆柱滚子轴承，平行轴大齿轮通过花键套与行星轮系的太阳轮联接，太阳轮浮动。行星轮的轴承采用的是 8 个双列圆柱滚子轴承。行星轮系的定位是通过行星架小端的滑动轴承来实现（KMP710 为滚动轴承）。与 KMP710 最大的不同在于取消了输出轴，直接通过圆柱销和螺栓将行星架和磨盘联接起来，便于拆装和维修。由于采用三级传动内齿圈变小了。内齿圈直接跟过渡盘联接。1
12、 14 4 日本宇部公司产品：产品型号 BHP178V，使用功率3600KW,n1=980r/min,n2=26.1r/min,u=37.5 采用三级减速，第一级为螺伞，第二级为平行轴，第三级为行星。三级的齿轮参数如下： 第一级螺伞：Mmn=37 z1=16 z2=37第二级平行轴：Mn=18 z3=22 z4=66第三级行星：Mn=18 z5=21 z6=39 z7=99日本宇部 BHP178V 和德国 FLENDER KMPS546 同为三级传动，并且均为螺伞+平行轴+行星的结构模式，但具体结构上又有很大的不同，BHP178V 第一级高速轴轴承采用一个双列球面滚子轴承和两个圆锥滚子推力轴承
13、，螺伞大齿轮设置在伞齿轮轴的上方。螺伞大齿轮轴两端有 2 个双列球面滚子轴承和一个圆锥滚子轴承支撑。平行轴斜齿轮位于大螺伞齿轮的下方。平行轴大齿轮通过花键套筒与行星轮系的太阳轮相连，并形成浮动。平行轴大齿轮两端为 2 个双列球面滚子轴承，行星轮轴承为 8 个双列球面滚子轴承。行星轮系的四根行星轮轴通过行星架直接与磨盘相连传递转矩，内齿圈固定在上箱体的承压面上，行星轮系与磨盘的定位通过行星架外圆的大滑动轴承来实现，结构显得更加简单，推力轴承由 12 块扇形块组成。箱体焊接，装配时必需先把大螺伞、平行轴大小齿轮装入上箱体后再将上箱体和下箱体进行装配。磨盘与磨机的联结通过 2 个 300mm 圆柱销
14、和 24 个 M646 的螺栓联接。 BHP178V 的外形尺寸为：L D H=482034502760,重量 88 t。1 15 5 丹麦史密斯公司产品：丹麦史密斯（SMITH）公司的立磨减速机是我国于上个世纪七、八十年代引进的产品，如我国冀东水泥厂引进的 4200KW 立磨减速机，采用三级减速传动的结构型式，第一级为螺伞，第二级为平行轴，第三级也为平行轴，齿轮为调质齿轮，而上述其它公司均为硬齿面齿轮。因此，该减速机体积大、重量重。技术上相对落后，因此现在基本上不采用此结构型式了。 2 2 国外大型立磨减速机的分析比较国外大型立磨减速机的分析比较 综上所述，上述各箸名的国外的立磨减速机都有各
15、自的特点，都有各自的独到的技术和风格，代表了国外立磨减速机的世界水平。对上述公司的同类型减速机的齿轮强度进行了计算，齿轮强度计算可按 ISO 或 DIN 或 GB 标准进行，但不便于比较。这里仅计算接触强度系数 K 和弯曲强度荷模比 W，计算公式为： K=Ft(u+1)/bdu ，W=Ft/bMn，计算结果汇总如表 1 示。通过分析研究和计算，可以得出如下结论： 1. 国外大型立磨减速机齿轮强度的 K 值平均为 33.3 ， W 值平均为 52.8 ， K、W 值是减速机可靠性的重要指标，K、W 值越大，安全系数越小；K、W 值越小，安 全系数越大。从目前国外减速机的事故情况和使用寿命来看，应
16、当适当降低 K 值到平 均值以下，对于高的 W 值应该适当降低。 2. 国外设计的这些大型立磨减速机的螺伞目前国内能加工的单位不多，一旦螺 伞失效，备件准备周期长，费用高，企业将遭受巨大的经济损失。另外随着减速机功 率越来越大，速比越来越大，减速机的结构型式多为三级减速，三级比二级结构更紧 凑，传递能力更大。 3. 国外均采用大流量动静压润滑系统，并对各润滑点所需要的流量进行计算， 这是国内过去考虑较少的地方。 4. 推力轴承采用扇形块居多，亦有圆柱形推力轴承，数量 1216 块。轴承比压 在 22-47.8 kg/cm2之间。滚动轴承特别是高速轴轴承的寿命应当提高，在结构允许 的情况下，尽量加大滚动轴承的规格。 5. 外啮合齿轮均为硬齿面磨齿齿轮，但内齿圈有的进行了磨齿加工，有的没有， 有的结构本身不便进行磨齿加工。内齿圈的精度应该提高，并采用磨齿加工工艺。 6. 从减速机出现的各种事故情况来看，主要是产品设计制造方面的原因，因此 国外减速机同样需要改进和提高。 表 1 立磨减速机计算对
