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中空成型机挤出系统减速箱齿轮故障原因分析与处理
莫振彪
【摘要】针对中空成型机挤出系统减速箱齿轮在设计寿命期间内出现点蚀的问题,
通过理论计算分析,确定了齿轮过早出现疲劳点蚀故障的主要原因为载荷的波动、
齿面精度差等导致了小齿轮疲劳点蚀剥落的发生,并采取了齿轮表面强处理、加强
润滑以及提高齿轮加工装配精度等措施,使减速箱承载能力得到有效提高.经过一年
的生产实践证明,改进后的减速箱运行使用状况良好,保证了装置的安全、平稳运行.
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】3页(P243-245)
【关键词】中空成型机;齿轮减速箱;故障分析
【作者】莫振彪
【作者单位】茂名市高技能人才公共实训中心,广东茂名525000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ320.5
1中空成型机齿轮箱故障现象
随着经济增长、汽车工业高速发展和重化产业升级等,对润滑油的需求量会进一步
增加。中空成型机是4L塑料润滑油桶的主要制造装备,随着润滑油桶制造技术的
发展,其控制系统经历了半自动、全自动的发展过程,其成型原理为“挤-吹”成
型。设备主要由挤出系统、冷却系统、液压控制系统、气动系统等构成,其中挤出
系统是中空成型机的核心部分,包括电动机、齿轮减速箱、料斗、挤出螺杆、挤出
机头等。减速箱是其工艺系统的一个重要组成部分,是机器能否正常运行的主要因
素之一,直接影响挤出效果、机器的生产效率及产品质量。其结构简图如图1所
示[1]。
图1挤出系统齿轮减速箱传动示意图
减速系统为三级单螺旋闭式齿轮减速器,设计参数为:功率500kW,输入转速输
出转速850~1150r/min,传动比1∶22.393,润滑方式为飞溅润滑。
该机组投入使用一段时间后,减速箱出现振动,并伴有较大噪音异响,对其进行解
体检查,发现减速箱第三级小齿轮(即图1的齿轮5)齿面表层上的金属微粒出现
点蚀剥落,形成麻点状的凹坑(如图2所示),并有进一步扩大的趋势,导致减
速箱在高温环境及大负荷工况下,机组运行参数明显恶化,严重影响机组的正常生
产。
图2齿面点蚀图
2齿轮疲劳点蚀故障原因分析
齿轮齿面接触疲劳点蚀是一般闭式齿轮传动软齿面常见的失效形式,其机理为:轮
齿啮合过程中,接触面间产生接触应力,该应力是脉动循环变化的,齿面在交变应
力的反复作用下,如果接触应力超过了齿轮材料的接触疲劳极限,表层就会产生细
微的、不规则的疲劳裂纹。随着疲劳裂纹的蔓延、扩展,导致齿面表层小片状剥落。
因此,接触应力的大小是齿轮产生疲劳点蚀的关键和主要原因。由于减速箱齿轮为
软齿面低速重载齿轮,并且过早出现疲劳点蚀,所以应校核其接触疲劳强度[2]。
2.1齿轮接触疲劳强度判别标准
对于外啮合圆柱齿轮,其齿面接触疲劳强度条件为:σH≤[σH][3].
2.2齿轮接触疲劳强度校核
2.2.1第三级小齿轮的主要技术参数
出现齿面接触疲劳点蚀的小齿轮主要技术参数为:模数mn=12,齿数z=22,分
度圆压力角α=20°,分度圆螺旋角β=17°,齿宽B=85mm,小齿轮材料为40
Cr调质,齿面硬度260HBW,精度8级。
2.2.2小齿轮齿面接触应力计算
(1)最大工作转矩
(2)齿面接触应力σH
式中:ZE为弹性系数,ZE=189.8MPa;ZH为节点区域系数,ZH=2.5;Zε为
重合度系数,Zε=0.78;Zβ为螺旋角系数,Zβ=0.976;K为载荷系数,K=2.43.
代入上式计算得:
σH=616.5MPa
2.2.3小齿轮许用接触应力计算
(1)σHlim—接触疲劳极限,对于淬火调质钢齿轮,查表得[4]:σHlim=710
MPa
(2)查表核算寿命系数[3]:ZN=0.975;安全系数[4]:SHmin=1.0~1.10
(3)代入公式计算许用接触应力为:
2.2.4齿轮点蚀剥落结论
通过以上分析计算可知,σH=616.5MPa≈[σH]=629.3MPa,可知,齿轮接触应
力与许用接触应力基本相等。在设计寿命时间内出现接触疲劳点蚀现象,是由于齿
轮接触应力与许用接触应力接近,相互啮合配对齿轮,在相同载荷的条件下,小齿
轮由于转数多,应力作用循环次数多及载荷的波动等导致疲劳点蚀的发生。
3故障处理措施
齿
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