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      無錫克維斯:堆取料機控制用電纜卷筒減速器的故障分
      作者:無錫市克維斯傳動機械有限公司    發布于:2013-06-08 10:17:05    文字:【】【】【
      摘要:無錫克維斯:堆取料機控制用電纜卷筒減速器的故障分
      1減速器的結構和工作原理

        1.1 結構特點 蝸桿的螺旋升角決定了蝸輪、蝸桿機構為單向傳動,反向自鎖。蝸輪沒有和電纜卷筒軸直接聯接,而是通過滾動軸承相聯,本身無法傳遞力矩。其兩側的摩擦片和調整螺母分別通過鍵和螺紋聯接與卷筒軸實現一體式傳動。其中摩擦片和蝸輪端面進行了特殊加工處理,表面有不同深度的螺紋。這樣當摩擦片在壓簧的壓緊作用下與蝸輪的兩端面貼合時 ,其接觸面間會形成油膜 ,能夠傳遞摩擦力矩。摩擦力矩的大小可通過調整壓簧的壓緊力來調整 ,使之與負載力矩相匹配。

        1.2 工作原理

        取料機工作時,隨大車的行走控制電纜要進行卷纜和放纜兩種動作,通過換向器實現卷、放纜的自動轉換。所需電纜的長度為大車行走路程的1/2即可(取料機行走路程為1200m)。在整個路程的中間位置時卷筒上電纜的回轉半徑最大。

        卷纜時,電機通過蝸輪、蝸桿機構及摩擦制動機構的摩擦力矩將驅動力矩傳遞給卷筒回轉軸,帶動卷筒實現卷纜作業。隨著大車的行走,電纜回轉半徑R不斷增大。當卷筒軸所承受的負載轉矩小于摩擦制動裝置作用于蝸輪端面的摩擦力矩時,蝸輪與摩擦片間不發生相對滑動,卷纜線速度逐漸增大(電纜卷筒的角速度不變,但卷纜半徑R逐漸增大)。當卷纜線速度大于大車行走速度時,電纜出現過緊現象。由于電纜拉緊力F增大,負載力矩增大(T=FR)。當負載力矩大于摩擦力矩時,摩擦片與蝸輪端面發生相對滑動(打滑),使卷纜速度與取料機行走速度相匹配。當取料機停止、行走電機斷電時,由于蝸輪、蝸桿機構的反向自鎖,摩擦制動機構會通過摩擦片與蝸輪端面間的摩擦力矩與外部回轉力矩平衡,從而實現準確制動。

        放纜時,驅動電機停止工作,蝸輪和蝸桿反向自鎖。由于電纜的自重和取料機行走時對電纜的拉力作用,卷筒軸帶動摩擦片與蝸輪端面間發生相對滑動,從而實現放纜速度與取料機行走速度的匹配。

        2 故障現象

        及原因分析由于設計缺陷和使用頻繁等原因,該蝸輪、蝸桿減速器蝸桿底部軸承溫升過快,基本上取料機移動1個垛位(長50m)后,該軸承溫度可達70℃,在此工況下連續工作一段時間后,軸承的保持架、內外圈和滾珠均出現不同程度的損壞,嚴重時會出現蝸桿下端蓋被磨穿的惡性事故,導致該減速箱不能繼續工作,進而使電纜不能卷、放,取料機停止工作。

        該減速箱為意大利SPECIMASELECTRAGROUP公司制造,經過解體發現,蝸桿上部、底部軸承均為雙列向心球軸承,且蝸桿由底部端蓋作軸向定位支撐。蝸桿、蝸輪完好無損,而且制造精度相當高。從損壞現象可知,蝸桿受一較大的軸向力作用(尤其在卷纜作業時),而其本身的兩盤軸承是雙列向心球軸承,軸向承載能力非常弱。卷纜時蝸桿受一向下的軸向力,最初使軸承發熱,然后軸承局部磨損、損壞,再后來使支撐該軸承的下端蓋局部磨損乃至磨穿。因此我們斷定,設計者可能忽略了蝸桿下部軸承所要承受的軸向力,或者認為該軸向力不夠大,該種軸承能夠滿足要求。經過試驗和分析我們認為,發生故障的主要原因是軸承選擇不合適。

        3 改造方案

      (1)解決這個問題,最直接的方案是選擇向心推力軸承,其既可以承受徑向載荷,又可以承受軸向載荷,但要保證其承受徑向載荷能力不能小于原軸承。但是,在滿足上述要求的情況下,可選擇的軸承尺寸均不符合原安裝位置的要求。

      (2)在蝸桿直徑不小于原尺寸的條件下更換蝸桿,以滿足所選軸承的安裝要求,同時機體上的軸承孔也需加工。顯然,這種做法不經濟,維修工期長,且加工精度難以保證。

      (3)原結構不變,延長蝸桿下端尺寸,輔以另一盤向心推力軸承,這樣可以在所承受徑向載荷無問題的條件下,只考慮所受軸向載荷。換言之,新增軸承只校核其軸向承載能力即可。蝸桿長度加長后,安裝位置應重新考慮。具體方案如下:

        利用蝸桿下頭部帶螺紋的部分與一階梯軸相連,階梯軸的下部安裝新增推力軸承,新端蓋作為其軸承座。加工工序是,階梯軸做內螺紋與蝸桿下部外螺紋相匹配,階梯軸長度和直徑均留一定的加工量,待兩軸相連后,精加工新軸承安裝位,以確保兩軸的同心度。

        4 實施效果

        上述改造沒有使減速器機體發生很大的變動,既節約了成本,又縮短了維修工期。3年多來,減速器一直運行穩定、可靠。

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