7555軋機(jī)翻轉(zhuǎn)臺(tái)架用蝸輪蝸桿減速機(jī)損壞原因分析及改進(jìn)

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1、第38卷第2期現(xiàn)代冶金Vo1．38No．22010年4月ModernMetallurgyApr．20107555軋機(jī)翻轉(zhuǎn)臺(tái)架用蝸輪蝸桿減速機(jī)損壞原因分析及改進(jìn)汪朝陽(yáng)(江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼有限公司，江蘇淮安223002)摘要：分析了蝸輪蝸桿減速機(jī)頻繁損壞的現(xiàn)象，通過(guò)具體的理論計(jì)算和強(qiáng)度校核最終確定了損壞原因，并提出了新的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：蝸輪蝸桿減速機(jī)；損壞原因分析；改進(jìn)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：THl32．44引言江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼有限公司(以下簡(jiǎn)稱“淮鋼特鋼”)軋鋼廠三軋車間為一條生產(chǎn)中型規(guī)格圓鋼(直徑中5O～130mm)的生產(chǎn)線。生產(chǎn)線軋機(jī)區(qū)域共有十四架采用交替(

2、平／立)布置的卡盤(pán)式連軋機(jī)，其中第一至第六架選用機(jī)型為：意大利DANIEII公司的短應(yīng)力線7555卡盤(pán)式軋機(jī)(國(guó)內(nèi)制造)，1，3，5機(jī)為水平布置，2，4“，6機(jī)為立式布置。生產(chǎn)前軋機(jī)的裝配工作(安裝軋輥、導(dǎo)位、軋機(jī)預(yù)調(diào)整)在生圖2驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)準(zhǔn)備問(wèn)內(nèi)進(jìn)行，機(jī)架水平和立式位置的轉(zhuǎn)換采用專用的7555軋機(jī)翻轉(zhuǎn)臺(tái)架(見(jiàn)圖1)。此翻轉(zhuǎn)臺(tái)架動(dòng)1損壞原因分析力源采用液壓馬達(dá)通過(guò)一‘臺(tái)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)(見(jiàn)圖2)，此減速機(jī)在最初使用約3個(gè)月左右發(fā)生故障。經(jīng)開(kāi)箱1．1原有傳動(dòng)方式(設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及參數(shù))檢查發(fā)現(xiàn)蝸輪輪齒損壞嚴(yán)重，箱內(nèi)油池內(nèi)含有大量由于該減速機(jī)是按照意大利DANIEII公司的銅屑，其余零件完好

3、。訂貨圖進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，所用訂貨圖紙(見(jiàn)圖3)給出了所有的安裝、定位尺寸及該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，因l安裝尺寸受限，無(wú)法改變其尺寸，經(jīng)研究，其采用二I_J級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)為齒輪級(jí)，第二級(jí)為蝸輪蝸桿級(jí)(見(jiàn)‘圖4)，其主要參數(shù)如下：齒輪級(jí)：速比i===Z／z==：40／一f】19；模數(shù)一4；壓力角t3=10。2831。蝸輪級(jí)：速比．1一L。?！籌瞪i—Z／z一38／1—38。蝸桿傳動(dòng)類型：阿基米德圓柱鎏：f雹f_I(ZA)蝸桿傳動(dòng)副。一而：。F射；．替蝸輪蝸桿詳細(xì)參數(shù)為：蝸桿、蝸輪類型：ZA型；圖17555軋機(jī)翻轉(zhuǎn)臺(tái)架蝸桿材料：45；蝸輪材料：ZcuSnl0Pbl；中心距：a=收稿日期

4、：2010—01—22作者簡(jiǎn)介：汪朝陽(yáng)，男，工程師第2期汪朝陽(yáng)：7555軋機(jī)翻轉(zhuǎn)臺(tái)架用蝸輪蝸桿減速機(jī)損壞原因分析及改進(jìn)37蝸輪齒面的主要失效形式是膠合磨損，齒面磨、損和承受的接觸應(yīng)力大小有關(guān)，再注入影響膠合磨，)(，＼(損的各種修正系數(shù)，就可以給出齒面強(qiáng)度計(jì)算、校核＼公式H≤[]H]—l式中H為蝸輪齒面接觸應(yīng)力；[]Ⅳ為蝸輪材料的許用應(yīng)力。技術(shù)參數(shù)：1．傳動(dòng)Lg81．02；2．輸入傳速600r／minI．2．2校核計(jì)算式3．輸出扭矩6400(N·m)Ⅳ一d=lm2LJHL1)圖3訂貨圖Ⅳ一√。Kzz≤[]H(1)．,式中K為計(jì)算載荷系數(shù)，取[K一0．5643；T為180；模數(shù)

5、：一8；蝸桿頭數(shù)：Z一1；蝸輪牙數(shù)：Z。一輸出轉(zhuǎn)矩(N·mm)，T2=6．4×10N·mm；K為38；特性系數(shù)：q一7．88；蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角：y一模數(shù)影響系數(shù)，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)K=1；Zzx為齒7。1413；蝸輪變位系數(shù)：X。一一0．4375；蝸桿分度數(shù)及變位系數(shù)影響系數(shù)，經(jīng)查表[1]取zzx=1．1；z圓直徑：d=63；蝸桿齒頂圓直徑：d。一79；蝸桿旋為材料彈性影響系數(shù)，蝸輪材料為錫青銅，蝸桿材料向：右旋；蝸輪分度圓直徑：d=304；蝸輪齒頂圓直為鋼時(shí)，z=160(MPa)“；[]H為蝸輪材料的許徑：d2—313；蝸輪寬度：6O用應(yīng)力，經(jīng)查表1"13計(jì)算得[]=395

6、MPa。將數(shù)據(jù)帶入計(jì)算式I．2蝸輪齒面強(qiáng)度校核蝸輪蝸桿發(fā)生損壞主要表現(xiàn)為蝸輪齒面膠合磨盯H一一√————{罷—一×儷u×^1．1一損，對(duì)材質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)并未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，初步判斷應(yīng)為蝸538MPa>[]H輪齒面強(qiáng)度不足。由以上計(jì)算(校核)可知，蝸輪齒面強(qiáng)度不足，導(dǎo)1．2．1強(qiáng)度校核依據(jù)的準(zhǔn)則致蝸輪齒面失效。蝸桿是細(xì)長(zhǎng)桿，由優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼制造成的高強(qiáng)度元件，除剛度需要校核計(jì)算外，齒面強(qiáng)度和2改進(jìn)措施抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)高于蝸輪齒面，所以強(qiáng)度設(shè)計(jì)校核計(jì)算蝸輪蝸桿傳動(dòng)類型由阿基米德圓柱(ZA型)蝸僅對(duì)蝸輪，不考慮蝸桿(實(shí)際使用中也未發(fā)現(xiàn)蝸桿損桿傳動(dòng)副更改為平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)副。壞)。又因蝸

7、輪的抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其齒面強(qiáng)度，故圓2．1環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、校核計(jì)算是指蝸輪齒面強(qiáng)度計(jì)算。分度曲面為圓環(huán)面的蝸桿統(tǒng)稱環(huán)面蝸桿，環(huán)面圖4裝配圖38現(xiàn)代冶金第38卷蝸桿與相配蝸輪組成環(huán)面蝸桿副稱環(huán)面蝸桿傳動(dòng)。環(huán)i旋轉(zhuǎn)．同時(shí)令環(huán)面蝸桿坯件繞另一軸線i旋轉(zhuǎn)(面蝸桿齒面通常用直線(或曲線)刃廓的車刀采用軌和在空問(wèn)垂直交錯(cuò))，此時(shí)展成的蝸桿稱包絡(luò)環(huán)面跡法刨成，亦可用產(chǎn)形面為平面(或曲面)采用展成法蝸桿。這些具有特定齒面的齒輪和它們各自的包絡(luò)刨成。與圓柱蝸桿相比，面蝸桿傳動(dòng)具有如下特點(diǎn)：環(huán)面蝸桿組