辊磨减速机行星轮抱死分析及处理

1　引言
　　山东鲁碧建材有限公司2号辊磨为德国进口莱歇磨，主要用于生产矿渣微粉，减速机采用弗兰德品牌，型号为：KMPP651，其结构为一级伞齿加两级行星传动。2013年3月9日，该减速机因功率过高报警，而且润滑系统回油温度急剧升高，晚上23：25减速机润滑站过滤器压差高报警，整个系统跳停。检查过滤器滤网时发现有大量的黄色铜屑，经化验铜屑成分为CuAl10Ni查阅设备图纸推测该合金来自二级行星轮中的铜瓦。经过咨询，弗兰德专家给出了同样的判断，并提供了具体的解决方案。随后，山东鲁碧建材有限公司按照弗兰德公司出具的方案对该减速机进行了抢修。目前该减速机运行接近两个月且效果良好。现将具体原因、修复方案及预防措施简单描述。
　　2　原因分析
　　该减速机自2008年2月份开始使用，到现在已运转5年多，运转率接近90%，因此设备或多或少存在老化问题，尤其是里面的合金瓦，由于自身硬度较低，一旦润滑不良很容易造成损伤。在拆检减速机时发现二级行星有一个行星轮堆积了大量的合金，且无法转动，证明我们的判断正确。在对该行星轮拆检中发现了以下三个问题：（1）两侧的推力瓦严重烧蚀熔化（图1）；（2）铜瓦处存积了大量油泥并将润滑油道堵塞，而且铜瓦整个开裂、轴向延展接近30mm（图2）；（3）销轴局部裂纹（图3）。

　　根据以上损坏分析，铜瓦润滑油孔堵塞之后，造成铜瓦急剧升温，温度升高到一定程度使得铜瓦受热开裂并且膨胀延展，*终与两侧的推力瓦接触，推力瓦受到挤压以后迅速升温*终烧蚀，销轴因此承受较大的扭矩及高温，造成裂纹。
　　3　处理方案
　　推力瓦、铜瓦、销轴的方案为按照尺寸重新制作备件。但在检测齿轮时发现其内孔圆柱度较差以至于变成椭圆，而且表面硬度下降，远远低于图纸要求（HRC55+5）。我们联系弗兰德公司欲购买该齿轮，对方回复该齿轮需要德国进口，加工周期为6个月，而且为保证齿轮啮合，建议6个齿轮一起更换。此时，山东鲁碧建材有限公司销售正处于旺季，该辊磨每天生产3000t微粉，停机6个月对我们的损失可想而知。我们联系弗兰德总部专家要求给出整改方案。对方经过详细计算给出如下方案：扩大齿轮内孔直径，再加一个过渡套，从而保证齿轮的硬度及装配要求（图5）。

　　3.1过渡套材料选择
　　过渡套材料采用42CrMo。该材料强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度，用于制造要求强度更高和调质截面更大的锻件。
　　3.2处理工艺
　　（1）锻打：目的是减小残留夹杂物的尺寸，使其成分趋于均匀，组织趋于致密，细化晶粒，改善钢的性能。
　　（2）粗车：单边留4mm加工余量。
　　（3）着色探伤：目的是检查工件是否有损伤，从而保证下一道工序顺利进行。
　　（4）完全退火：目的是使工件的内部组织全部进行重结晶，通过完全退火来细化晶粒，均匀组织，消除内应力，同时降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火作好组织准备（图6）。

　　具体过程：零件在炉温>800℃装炉，立即通入甲醇：50~60ml/min、氮气：4~6m³/h；温度升到850℃之后甲醇：35~45ml/min、氮气：4m³/h；保温120min后随炉冷降温至650℃，停甲醇，氮气：5m³/h；降温至550℃时出炉空冷。
　　（5）半精车：单边0.75mm，从而满足下一步淬火的淬硬层>0.5mm的要求。
　　（6）高频淬火（图7）：该套由于工作面是套的内孔及两个端面，硬度要求HRC58-62，淬硬层>0.5mm。因此，选择高频淬火，这样既能局部热处理，同时也满足硬度要求。另外，高频淬火时工件的冷却至关重要，为保险起见采用淬火液进行冷却；感应器距离工件的位置也非常重要，离得太近容易造成感应器受热，堵塞冷却水溢流孔，离得太远影响热功率的传递，一般控制在3~5mm。
　　（7）精车外圆及内孔：外圆*终尺寸为φ330t6，内孔*终尺寸为φ330H6，这样保证外圆与齿轮内孔过盈配合，过盈量控制在0.2~0.3mm；内孔与铜套间隙配合，间隙控制在0.1~0.12mm。
　　（8）精车端面：将过渡套与齿轮进行冷装之后，对过渡套的端面进行精车，要求两个端面与内孔垂直度，圆跳度误差控制在0.02mm以内。
　　目前，该减速机已恢复生产两个月，二级行星振动值3~5mm/s，辊压9.0MPa，比表面积440m²/kg，磨机产量也逐渐恢复到150t/h，运转状况良好。

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