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1概述
包鋼線材廠是包鋼的主體成材廠， 有良好的經(jīng)濟效益。但由于設(shè)備陳舊， 裝備水平低， 有的設(shè)備零件壽命很短， 嚴重影響到正常生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟效益。中軋機組主減速機齒輪壽命短就是突出的事例。一般壽命僅一年左右， 頻繁檢修， 更換備件不僅花費大量的維修費用， 更嚴重的是停工停產(chǎn)， 經(jīng)濟損失巨大。
包鋼設(shè)備管理部門及線材廠十分重視這個問題， 曾請國內(nèi)有關(guān)齒輪權(quán)威和專業(yè)工廠來診斷， 提出過很多好的建議， 有的提出報告采用硬齒面齒輪， 但由于包鋼目前經(jīng)濟困難， 且工藝落后， 只能采取花費少的辦法。因此， 只能在原圖紙?zhí)峁┑凝X數(shù)、模數(shù)的基礎(chǔ)上對材質(zhì)、齒寬進行分析改造， 確定了兩種方案：加寬、軸齒輪齒面， 改變材質(zhì)、增加強度；加大齒輪模數(shù)， 減少齒數(shù)改變螺旋角以保證中心距和速比， 提高減速機壽命。
2 主減速機的概況
主減速機用于拖動三臺分減速機， 帶動六架320 中軋機， 如圖一示。由于帶動多機架工作， 一是負荷大（ 主電機 1600KW， N= 500R、P、M） ； 二是在不同時間， 不同機架， 不同狀況下工作， 負荷變化很大產(chǎn)生巨大的沖擊； 三是近來生產(chǎn)率不斷提高， 負荷猛增出力達到空前水平； 四是總體設(shè)備水平低， 先天不足隱患較多； 五是當(dāng)時工廠上馬倉促有的方面還未完善。
綜合上述情況， 我們認為一般性的提高制造精度及材質(zhì)擋次難以徹底解決齒輪短命問題， 必須有一個突破性方案， 但由于條件所限， 不能大動 干戈， 難度比較大， 所以在減速機本身多作文章， 減速機設(shè)計采用分流式傳動。這種結(jié)構(gòu)是很合理的， 盡管結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些， 但由于齒輪相對軸承對稱設(shè)置與尺展開式相比載荷沿齒寬分布均勻， 軸承受載也均勻， 中間軸危險截面上轉(zhuǎn)矩占相當(dāng)于軸所傳遞轉(zhuǎn)矩之半， 所以適用于變載荷的場合下使用。但為什么壽命這么短呢 經(jīng)過我們剖析、計算， 認為有下列原因：（ 1） 齒輪強度不夠， 模數(shù)偏?。唬?2） 齒輪重迭系數(shù)偏小， 瞬時接觸齒數(shù)太少；（ 3） 齒輪采用 Si、Mn 系列鋼， 工藝不易， 控制， 產(chǎn)生回火脆性， 且對裂紋敏感性大， 生產(chǎn)中不好掌握；（ 4） 齒寬偏小， 特別是一級傳動齒輪更??；（ 5） 箱體太單薄， 難以承受沖擊載荷；（ 6） 軸承蓋用二條載絲固定且無防松裝置， 極易松動， 導(dǎo)致中心距改變， 產(chǎn)生打齒；（ 7） 制造精度低， 齒面接觸差。
3 主減速機齒輪失效狀況
損壞嚴重的主要是一級被動齒輪打齒， 并伴隨嚴重點蝕， 膠合及擦傷等。
（1） 間斷性打齒， 并非由于齒輪本身缺陷所致，一種原因是異物夾入， 另一種原因是軸承蓋松動或軸承損壞；
?。?） 熔蝕性損壞， 沿齒中部齒頂產(chǎn)生熔蝕， 金屬移位， 這種情況是由于減速機突然斷油， 齒輪干磨產(chǎn)生瞬間高溫， 金屬強度大大降低幾近熔化， 并交織著金屬變形及膠合等狀況（ 負荷大） ；
?。?3） 產(chǎn)生嚴重點蝕， 剝落， 擦傷及沖擊性斷齒， 主要是齒輪接觸強度不夠， 接觸不好及偏載產(chǎn)生高的接觸應(yīng)力形成點蝕擴展；
除上述一級被動齒輪嚴重失效外， 其它齒輪也產(chǎn)生不同程度的損壞， 但未達到失效程度。
4 齒輪失效剖析
齒輪強度不夠， 模數(shù)偏小。由于一級傳動齒輪多次斷齒， 故對其重點進行核算， 特別是對彎曲強度校核。
4 1 彎曲強度校核公式
4 2 強度校核
對原設(shè)計圖紙校核第一級傳動。
強度校核結(jié)論
1） 模數(shù)太?。?計算最小模數(shù) Mn= 14. 77 原圖模數(shù)= Mn= 14） ；2） 彎曲應(yīng)力大于許用值（ 小齒輪計算值 28 27，許用值 29 27） ； 大齒輪計算值 26 284， 許用值 23） ；3） 彎曲強度系數(shù)太?。?小齒輪計算值為 1 11 偏小， 大齒輪計算值為 0 937 不安全） ；4） 一級傳動齒輪接觸應(yīng)力大于許用值（ 小齒輪計算值 119 14， 許用值 112， 大齒輪計算值為 84， 54，許用值 68， 相差太大） ；5） 接觸強度安全系數(shù)太小S H1 = 1 33 S H2 = 0 94（ 不能保證安全）
從上述 5 點得知， 一級傳動齒輪在解除狀況下萘， 特別是被動齒輪根本無法保證安全使用， 這是理論與實際相符合的。
4 3 齒輪采用SiMn 鋼質(zhì)量難控制
采用SiMn 鋼價格比較便宜， 綜合性能比較高，Mn 有較強的固溶作用， 是良好的膠氧劑。Mn 可以增加淬透性， 提高耐磨性； Si 有強化固溶作用， 增加淬透性和回火穩(wěn)定性， 但這種鋼易產(chǎn)生回火脆性， 出現(xiàn)裂紋。
4 4 齒寬偏小， 特別是一級傳動齒輪更小
5 提高齒輪壽命的對策
5 1 加大第一級齒輪模數(shù)
將第一級齒輪模數(shù)由Mn= 14 提高到 Mn= 16，速比、中心距保持不變， 齒數(shù)和螺旋角改變。
結(jié)論： 第一級傳動模數(shù)提高到 Mn= 16， 強度是可以保證。
5 2 增加一級齒輪寬度
盡可能不在原箱體內(nèi)增大寬度， 通過箱體測算最大可加寬 60mm， 即 b= 180+ 60， 按比例計算可增加強度三分之一， 由于加工精度實際齒寬達不到這個效果。
5 3 嚴格控制制造質(zhì)量， 提高關(guān)鍵部位精度
一級傳動齒輪加工， 必須保證同一臺機床進行加工， 以保證螺旋角相同， 盡可能保證鍵槽形位公差， 以保證裝配質(zhì)量。
5 4 由于改變模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角相對增大了齒輪軸向推力， 主動齒輪內(nèi)推， 被動齒輪向外推， 故不能采用原被動齒輪配合， 235Ht/ n6， 而采用 235Ht/ s6 配合以保證軸與齒輪的相對運動。
6 結(jié)語
通過以上論述剖析和采取的對策， 完全保證了我廠中軋主減速機使用的可靠性， 避免了因減速機齒輪壽命短影響生產(chǎn)的這一缺陷， 使我們這套落后的設(shè)備適應(yīng)了現(xiàn)在的生產(chǎn)。
