冉学平1，马海军2，冯雪科1，刘勇1，赖豆易1，杨建平2，陈妍伶2
(1.成都名辰传动设备有限公司；2.四川理工技师学院)
引言
随着时代的发展和进步，减速机的应用越来越普遍，减速机在几乎所有重工业都有着广泛的应用。建材行业大型减速机的维修，特别是生料立磨减速机、辊压机行星减速机、管磨机同轴双分流式中心传动减速机等的维修，技术含量高、维修难度大、检修周期长，如若不慎就会酿成大错。
减速机的改善性维修区别于传统的减速机维修，传统减速机维修通常就是对于损坏零件按照原图进行新造换新或者原件按照相关标准进行修复处理，并未结合减速机使用工况，从整体结构配合、设计强度及疲劳寿命、零部件具体细节结构设计及制造工艺等诸多方面去分析减速机损坏的根本原因。改善性维修不仅要更换或修复损坏零部件，而且要去分析减速机损坏的真正原因，并找到克服故障的完善解决方案，只有找到真正原因并对其进行优化改进，才能解决根本问题。本文通过剖析几个典型减速机改善性维修案例，对减速机的维修注意事项及技术保证措施进行总结。
01 减速机改善性维修案例分析
1.1 福建三明南方220立磨减速机的改善性维修
1.1.1故障概况
福建三明南方水泥5 000 t/d水泥生产线配置两台220立磨减速机，运行5年后，2号立磨减速机平行级齿轮副开始断齿。找原厂家进行了三次维修，每次维修后都会出现相同故障，甚至在使用2个月后平行级齿轮轴出现明显剥落凹坑（深达5 mm以上），平行级大齿轮也不例外，见图1。
图1 齿轮剥落凹坑
总体上讲，自第一次维修后，该减速机大概使用10个月左右就会断齿趴窝，故障会如期上演。
1.1.2原因分析
查阅这台减速机多年使用情况和多次维修台账，并参考原厂家的生产组织模式，笔者分析得出前5年好用而后面每次维修后短期内二级齿轮副偏载都会断齿的根本原因。
原厂家箱体及行星架基本都是外协加工。首次新装机时，原厂家装配减速机时发现二级齿轮副啮合不好，要解决这个问题有两个可行性方案：
方案一，箱体及轴承座轴承包容孔重新堆焊起来，消除焊接应力后重新精加工；
方案二，将二级齿轮轴或者二级大齿轮沿齿宽方向修一条曲线消除齿轮副偏载以匹配不合格箱体。
由于箱体返厂维修时间周期长，成本高，显然原厂家采用了第二种处理方案，即沿二级齿轮轴齿宽方向修形（从上至下修一条曲线），以非标齿轮轴来匹配不合格箱体，但齿宽方向修形曲线不是很完美，所以用了不到5年出现了故障（即二级齿轮轴和二级大齿轮断齿）。
后面多次维修时，承修单位（原厂及另一品牌厂家）都用原厂家标准图纸制造的新齿轮装上去，这样齿轮副与箱体就更加不匹配，致使二级齿轮副偏载更加严重，导致使用不到3个月二级齿轮副就会开始剥落，使用不到1年就会断齿。
该减速机损坏虽然直接现象是平行级齿轮副断齿，但真正原因并不是齿轮本身问题，而是箱体轴承孔和轴承座轴承孔错位，上下档轴承孔倾斜，不在同一直线上。产生的根源是箱体制造的两道工序颠倒了，即将钻、铰箱体与轴承座之间定位圆柱销孔并配置圆柱销的工序与精镗箱体与轴承座上包容孔的工序搞反了，导致箱体轴承孔和轴承座轴承孔错位。
1.1.3 改善性维修方案
公司从箱体制造工艺上去解决问题，在现场通过采用旋转轴承座的方式找回了箱体与轴承座的理想位置。具体判断依据为：轮齿啮合着色法，检查大锥齿轮和平行级大齿轮，分别观察其啮合一周的若干个区域，如果其齿高方向及齿宽方向都没有明显变化且都在理想的接触位置，就证明箱体恢复到了最佳理想状态。然后在现场钻、铰箱体与轴承座之间的定位圆柱销孔，再根据销孔尺寸配做定位销。
1.1.4 改善性维修效果
维修运行3月后，笔者回访时拍摄齿轮啮合情况（见图2），由图2可见，二级齿轮副啮合非常完美：从齿顶到齿根，从齿轮上端到下端，都几乎100%接触。
图2 维修后回访时齿轮啮合情况
1.2 安福南方250立磨减速机改善性维修案例分析
1.2.1故障概况
江西安福南方250立磨减速机新机使用8个月就出现了故障：鼓形齿轴轴头扭断，具体见图3。返厂修复3次，每次使用4个月左右就出现相同故障。
图3 鼓形齿轴轴头扭断
1.2.2原因分析
厂家在设计鼓形齿轴时，由于考虑不周，导致支撑销安装孔孔底与鼓形齿下端面重合。鼓形齿下端面属高应力截面（高危截面），钻孔深度到了鼓形齿下端面处（见图4），钻头留下的尖角会产生若干倍的应力集中，当应力超过材料持久寿命的应力极限值时，鼓形齿轴很快就会扭断。
图4 维修前支撑销安装孔
1.2.3改善维修方案
（1）将支撑销安装孔深度改浅，明显地错开高应力截面，避免应力集中，具体结构见图5。
图5 维修改进后支撑销安装孔
（2）用镗床把钻头钻孔留下的尖角扣平，彻底消除高度应力集中因素。
1.2.4改善性维修效果
2017年年底，该减速机经改善性维修后投入使用，至今运行稳定，未见异常。
1.3 铜川声威进口B4DH13A提升机减速机维修案例分析
1.3.1故障概况
该提升机结构为双驱结构型式，即两台相同的减速机一左一右一起驱动同一台提升机。这两台减速机安全运转七八年后，其中一台减速机经常发生输出级齿轮副断齿，输出轴两端满圆柱滚子轴承挡肩撇断事故。原厂家修复了几次，每次修复后，短时间出现点蚀剥落，两个月内输出级齿轮副就断齿，见图6。
图6 齿轮断齿情况
1.3.2原因分析
减速机安全运转七八年后才出现这个故障，说明减速机制造时并没有严重的问题。既然每次维修后两个月之内减速机会断齿，问题出在习惯性错误上的可能比较大，比如安装调试。
现场检测后分析认为，真正原因确实出在安装上：减速机输出轴内孔和提升机轴头的配合间隙设计得很小（这样才能保证正常安全使用），这样一来，安装时调整减速机输出空心轴和提升机轴头轴心线同轴度的难度较大，需要耐心、经验及技巧。由于间隙太小，安装人员为了完成安装任务，对提升机轴头及减速机输出轴内孔进行打磨，使其配合间隙变大（实测配合间隙接近0.7 mm，远远大于设计值）。
1.3.3改善维修方案
根据现场观察得到齿轮副偏载情况，结合我们减速机维修经验，在输出齿轮轴上设计一条与之匹配的齿向修形曲线，见图7，以调整、改善齿轮副齿宽方向的偏载情况。为了解决输出轴满圆柱滚子轴承挡肩撇断问题，我们把输出轴组件轴向间隙放大到2 mm，问题迎刃而解。
图7 输出齿轮轴齿向修形
针对减速机空心轴与提升机轴头配合间隙超大，提升机轴头会通过平键拧着减速机“跳舞”的问题，我们采用特种材料进行填充修复。
1.3.4改善性维修效果
维修后，减速机使用效果良好。使用半年后客户反馈，该齿轮副啮合依然非常完美，没有一点偏载迹象。
02 减速机的维修注意事项及技术保证措施
对于减速机检修来说，除了备件质量把关及进口轴承真伪鉴别之外，最为关键的就是产品装配：包括装配清洁度、均载调整、定位调整以及规范的检修程序与方法等。
2.1 备件质量及真伪鉴别与把关
作为高精重载减速机专业维修单位，必须具备零部件质量把控及进口轴承真伪的能力，不然整机的可靠性及功能很难正常发挥。对于进口轴承，通过产品包装、产品外观、轴承游隙以及各大品牌所用防锈油颜色、气味、用量以及包装材料、颜色等观察检测，鉴别轴承真伪，若查出轴承是高仿轴承，及时通知业主进行更换，避免损失，保证维修质量和备件质量。
通过产品硬度初步检测；关基件（关键基础零部件）高应力区域渗透及磁粉探伤检测，检查零件高应力区域是否有裂纹显示，如轴类零件圆弧过渡区域、齿面及齿根、齿轮高应力轮缘部位、行星齿轮内孔、退刀槽等应力集中部位。
若发现存在微裂纹，应及时进行备件调换或现场根据实际情况应急处理，为业主挽回损失。备件的质量检验及轴承真伪鉴别是检修的重要步骤，是基础，不能省略，不然难以保证维修质量和设备寿命，给生产造成严重损失。同时也要具备旧件的鉴别能力，能用的备 件尽量保留下来，避免浪费。
2.2 减速机的清洁度
减速机是非常精密的关键设备，装配清洁度与零部件的洁净对于保证维修质量十分重要。同时也只有把零部件清洗干净，才能从中检查出零部件的细微缺陷等。减速机由于工作时旋转摩擦，内部油温升高后会把死角的淤泥融化，如果清洁度不保证，融化后的淤泥中聚集的硬质杂质会被油液带入齿轮啮合区及轴承滚道内，会导致灾难性事故。同时一些细小杂质混入油中，还会导致微粒磨损等，造成减速机寿命缩短甚至早期损坏。
2.3 减速机的均载调整
大型减速机的均载包括两方面的内容，一是轮齿在全齿宽方向，各接触部位受力基本均等，这样才能避免因局部过载导致减速机早期损坏；对于功率分流轮系来说，均载照样重要，比如立磨减速机的行星齿轮，几个齿轮同步负载，若各个齿轮负载不均，就会出现齿轮间偏载而早期损坏断齿等事故，通过碎块挤压，造成整机瘫痪；还有同轴分流式大型减速机，若左、右两侧齿轮负载不均，也会引起断轴、断齿及轴承早期损坏造成减速机趴窝等恶性事故。
2.4 减速机的装配定位
减速机装配时的 定位包括的内容比较多，比如轴承在机体里的定位、轴承在轴上的轴向定位、轴与轴之间的配合定位、减速机与连接设备的定位（原动机及工作机械）等，定位的方法也多种多样，有内、外止口定位、轴肩定位、锁紧定位等。从方向上说有轴向定位、径向定位，若轴向定位不牢，会产生轴向窜动；若径向定位不好，轴系的中心距就会不稳定，比如轴承外圈与机体包容孔存在较大间隙，轴承内圈与轴间隙大，都会造成不稳定运行、负载波动等，异常磨损导致减速机产生早期事故。
2.5 规范的检修程序与方法
为了做好大型减速机的维修，更好地为客户服务，我们通过多年在对国内外各厂家各型减速机维修中总结出一整套完整的检修方法及操作规程，并专业化、规范化、制度化运行，业绩遍布水泥、钢铁、铝业、电力等各个行业，受到了多方面的关注与好评。
我们通常的检修程序是：首先到使用厂家对设备运行状态及维修档案进行全方位摸底诊断，判定减速机的运行状态，再根据运行状态制定检修维护保养方案，并与甲方沟通交流，达成统一意见，提出检修重点、关键卡控项以及质量保证措施等。
03 结束语
针对减速机维修的传统方法（哪个零件坏了换哪个），提出了改善性维修理念。以3个减速机故障案例，从整体结构配合、设计强度及疲劳寿命、零部件具体细节结构设计及制造工艺等诸多方面去分析减速机损坏的根本原因，不仅要更换或修复损坏的零部件，还要剖析减速机损坏的真正原因，找到克服故障的解决方案，提出维修注意事项以及技术保证措施，达到改善性维修的目的。本文经验可为减速机更精准、高效的改善性维修服务工作提供借鉴。
来源：《新世纪水泥导报》
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