辊压机行星齿轮减速机的损坏原因及维护

马建军，李昌友，张昌煜，黄先立

（中材萍乡水泥有限公司）

摘　要：介绍了辊压机行星齿轮减速机的主要结构和特点，针对水泥生产线辊压机行星齿轮减速机的常见故障及原因进行了分析，并提出了处理方法。实践证明，只有加强行星齿轮减速机制度化的日常维护，采用创新维保技术，利用新兴的状态监测和故障诊断技术等科学管理手段，才能保证设备长久稳定运行。

关键词：辊压机；行星齿轮减速机；损坏原因；科学维护

辊压机是水泥生产线的主要设备之一。行星齿轮减速机作为辊压机的主要备件有不可替代的作用。行星齿轮减速机具有重量轻、体积小、传动比范围大、效率高、运转平稳、噪声低、适应性强等特点，其设备的运行状态直接关系到生产效率的高低，轴承或齿轮一旦损坏将对生产线的连续运转产生重大影响，做好行星齿轮减速机的维护保养是辊压机粉磨系统高效运转的基础保障。本文对行星齿轮减速机在使用和运行中的使用技巧进行探讨，以延长服役生命周期，减少故障率。

1　辊压机配套行星减速机传动系统

辊压机主要由两台主电动机、两台行星齿轮减速机及收缩套组成的传动、辊子、辊子支承、机架、扭矩支承、液压加压装置、润滑装置、喂料装置等部分组成。辊压机的两个压辊分别由电动机经万向联轴节、行星齿轮减速机驱动。行星齿轮减速机安装在辊子轴端并用收缩套紧固，同时与扭矩支承连接（图1辊压机传动系统）。

图1 辊压机传动系统图片

2　行星齿轮减速机主要结构

辊压机行星齿轮减速机主要传动为：由输入齿轮轴输入动力，经一级平行轴齿轮、两级行星传动减速，可实现大减速比，大输出扭矩。减速机工作时，后机体悬挂安装在扭力臂上，输入齿轮轴驱动高速级太阳齿轴转动，带动高速级行星齿轮自转，并依循着高速级内齿圈之轨迹中心公转，从而带动高速级行星架转动。高速级行星架把动力传给低速级太阳轮，低速太阳轮驱动行星轮之旋转带动行星架（输出空心轴）转动，从而带动辊压机主轴旋转（图2：行星减速机结构图）。

图2 行星减速机结构图图片

3　行星齿轮减速机的常见故障及处理方法

行星齿轮减速机优点是体积小，通过功率分流可实现大功率、大减速比传动，大扭矩传动。但正是由于体积小，齿轮箱机体内腔装满了旋转的齿轮与轴承，故一旦轴承或齿轮出现损坏，便会导致减速机严重损坏甚至报废。在日常的设备管理中，必须加强润滑、振动、温度、异响等检测分析，一旦有异常，必须立刻停机检查，将故障消除在萌芽状态。

常规的齿轮箱损坏，可以比较容易判断损坏的原因。而行星减速机一旦出现严重损坏，里面齿轮和轴承已经搅成一片，很难分析原因，很难判断是齿轮还是轴承先出的问题，故防患于未然尤为重要（图3齿轮箱破坏性损坏）。

图3 行星齿轮箱破坏性损坏

3.1减速机润滑方面的问题

(1)漏油

行星齿轮减速机漏油是普遍存在的问题，漏油的形式也多种多样，但漏源主要有以下几个：①箱体与箱盖的结合面；②油位视镜与箱体结合面；③输出轴与轴承座端盖结合处；④高速轴与轴承座端盖结合处；⑤防火透气帽；等等。减速机漏油既污染环境卫生，又造成浪费。引起减速机漏油的原因有润滑结构设计不合理、润滑材料选择不合理、减速机结构设计不合理等。

漏油的处理方法：漏油后应立即查明漏油的原因，及时处理。减速机在设计制造过程中加工精度不足，结合面出现漏油，可采用厌氧密封胶治理；减速机输出轴和高速轴漏油，可改进轴头密封装置，使可能外溢的油流回减速箱内，例如增设密封装置，制作一套沟槽密封圈。图4轴密封装置示意图。

图4 轴密封装置示意图

(2)油质问题

磨损性灰尘及研磨性微粒、水汽混入油中导致油质变差，油品超出使用寿命导致粘度下降影响润滑效果等。润滑油变质也会引起减速机内油漆起泡脱落（图5减速机内油漆起泡脱落），如果脱落的油漆堵住润滑油口（图6油管堵塞），则轴承在很短的时间就会损坏。

处置方法：防止异物混入，定期清理油站过滤器，定期检查并清理减速机海底磁力棒螺栓上的金属颗粒。每一季度需对油品进行专业性检测，并视情况更换油品。也可以引进CJC精密过滤器滤油技术，过滤掉软颗粒（油氧化产物，胶粘质）和硬颗粒（粉尘颗粒+磨损颗粒），杜绝齿轮箱点蚀，延长轴承使用寿命2倍以上，延长换油周期2倍以上，保障行星齿轮减速机正常运行。

图5  减速机内油漆起泡脱落

图6 油管堵塞

（3）润滑不良问题

由于行星齿轮减速机体积小，齿轮箱机体内腔装满了旋转的齿轮与轴承，散热效果不佳易出现高温，而有些减速机出厂时采用喷油润滑结构，减速机内完全不存油，这样在运行过程中易出现低速太阳轮齿及中间行星架齿联接部分因润滑不良导致胶合损坏；减速机内完全不存油，油位低，一旦出现断油，减速机内的轴承及齿轮损坏风险会很大。

处理方法：采用稀油站喷油润滑，解决减速机的散热问题。在减速机回油管上安装“U”型管道，升高减速机体内的油位，解决减速机中间级、低速级内齿圈润滑问题，改进后减速机整机温度明显低于未做改善的减速机温度（图7减速机回油增加U型管）。

图7 减速机回油增加U型管

（4）油液分析法的应用

采用油液分析法可以对减速机油液变质状况进行监测，从而获取减速机运行状况，判断和预测减速机的备件的使用寿命，利用油液污染物体积浓度检测仪和粒度分布检测仪等设备可以定期检验减速机内部磨损和损坏状态。

3.2行星齿轮减速机断轴问题

断轴的主要表现是轴上产生裂纹或者轴断裂掉下来。产生的原因主要有以下几点：①减速机剧烈振动，动负荷增加，超负荷运转，使轴产生疲劳而断裂；②轴径差形成台阶，轴的截面突然改变，或者轴上有键槽，使轴产生应力集中而断裂；③轴生产制造过程中的锻造、调质方面的质量问题。

处理办法：更换新轴。

3.3行星齿轮减速机震动大、噪音高等故障

减速机在运转中出现剧烈震动，并发出较大噪声，有可能是齿面胶合（图11齿面胶合）、齿轮崩齿（图8太阳轮齿轴疲劳损坏）、行星轮疲劳开裂、内齿轮疲劳点蚀（图10内齿轮疲劳点蚀）、齿轮开裂、轴承损坏、运转不平稳等恶性故障。

减速机震动大、噪音高的主要原因有：

(1)齿轮的齿面磨损、胶合、点蚀、磨偏等。

处理方法：及时更换严重磨损的齿轮。

(2)各齿轮的啮合面接触不良和受力不均，发生轮齿断裂或齿圈断裂，引起减速机震动。（图9行星轮疲劳开裂）（图12一级内齿轮和行星轮损坏）

处理方法：及时更换严重磨损的齿轮，调整轴承间隙，改善齿轮润滑等。

(3)齿轮与轴的轴孔配合公差如孔过大时，造成齿轮和轴不同心，或者齿轮与轴装配不当产生松动现象，引起减速机振动。

处理方法：调整齿轮与轴的轴孔配合公差，精心装配，防止松动。

3.4轴承方面故障及处理方法

辊压机行星齿轮减速机在高负荷、大振动、强冲击工况下工作，减速机轴承既要承受径向力，又要承受轴向力和大冲击力，因此损坏率很高。辊压机轴承常见的损坏情况有如下几种（图13-19）：

处理方法：每使用1-2年安排专业维修单位检查一下轴承间隙和磨损情况，视情况更换轴承，更换轴承时必须按照安装规范操作，以免留下隐患。

3.5输出空心轴故障及处理方法

（1）行星齿轮减速机安装不到位，导致输出空心轴内孔和辊压机轴的配合面出现胶合，严重时拆卸减速机时需要破坏性拆除输出空心轴（图20空心轴内孔和辊压机轴的配合面出现胶合,导致破坏性拆除输出空心轴）。

处理方法：按照标准规范安装减速机，安装时将行星齿轮减速机空心轴内孔和辊轴的配合面用99%的酒精或丙酮液清洗干净，将带有收缩套的行星齿轮减速机输出端对正辊轴平行、缓慢地推入，必须防止减速机空心轴内孔和辊轴发生刮擦、磕碰，安装时不得用任何工具敲击减速机任何部位。

图20  空心轴内孔和辊压机轴的配合面出现胶合,导致破坏性拆除输出空心轴

（2）收缩套安装不规范，螺栓紧固不到位，导致输出空心轴与辊压机轴出现磨损（图21输出空心轴磨损），运行时出现减速机与辊压机不同步。

处理方法：按照标准规范安装收缩套，安装时收缩套内、外表面与空心轴的配合面不得有任何油渍和污渍，用力矩板手拧紧收缩套的锁紧螺栓，拧紧力矩必须达到螺栓标准的力矩要求，拧紧收缩套锁紧螺栓时必须依照螺栓沿圆周顺时针或逆时针顺序依次逐渐拧紧螺栓，当一只螺栓稍稍带上一点劲时即开始紧下一个螺栓，如此往复循环，直到达到要求力矩为止，在达到要求力矩之前依次逐渐拧紧螺栓的循环圈数越多锁紧效果越好。

图21  输出空心轴磨损

3.6 扭力盘方面的故障及处理方法

扭力盘基础螺栓松动或断裂和关节轴承损坏引起减速机震动。

处理方法：加固扭力盘基础，更换关节轴承，加强对关节轴承的日常保养。扭力盘有L型扭矩支撑结构、悬挂式扭矩支撑结构、地接式扭矩支撑结构等，部分行星齿轮减速机扭力盘在设计上就存在缺陷，需根据扭力盘受力情况进行改进。

3.7 万向节联轴器方面的故障及处理方法

万向节安装超过摆动范围或关节轴承损坏，从而在运转中产生受力不平衡。

处理方法：调整电机中心线，确保万向节摆动在标准范围，对万向节做好动平衡试验，加强万向节的日常润滑和保养。

4　日常维护的重点和监控方法

辊压机行星减速机日常维护、定期保养和损坏的早期发现非常重要，制定日常维护制度，定期请专业维护单位进行保养。每周两次观察减速机海底磁力棒螺栓和稀油站回油处是否有金属铁屑和粉末，一旦发现油路中有金属铁屑和粉末而且连续观察还呈增长趋势，则该减速机需立即停机检查，排除轴承和齿轮故障。一旦减速机出现振动和异响，需马上停机检查减速机内部是否出现故障，未经过故障复核不得再次开机，以免造成重大设备故障。辊压机行星减速机测温处一般设置在高速轴处，一旦减速机高速轴处出现高温需检查进油量大小、润滑过滤器是否堵塞和减速机与电机同轴性、万向联轴器振动及是否存在轴承跑外圈、轴承游隙过大过小等问题。建立完备的有关设备的安装、操作使用、维护、备品备件、零部件和维修作业标准数据库，一旦设备出现故障，可以及时调阅设备数据库查询设备及故障部件的型号规格参数以及库存情况，可在Z短时间内对设备部件进行更换及故障修复。在设备的生命周期内所有改变的数据精心准确记录，并且可以查询，包括文档、图像、维护人员、更新配件的数量和型号等。

新兴的状态监测和故障诊断技术的发展，已经可以实现对设备故障的智能化分析，及时判断设备的隐蔽故障部位及问题所在，进行设备状态预知维修。采用机械设备故障诊断技术，利用测取减速机运行中或相对静态条件下的状态信息，通过对所测信号的处理和分析，并结合减速机运行的历史状况，来定量识别减速机及其零件、部件的实时技术状态，并预知异常、故障和预测其未来技术状态，从而确定必要对策的要求。常用的诊断方法有：振动监测法、温度监测法、油液分析法、无损诊断技术和在线监测系统等。随着行业技术的进步，设备智能化管理是趋势，智能在线监测系统，可以通过振动传感器对现场转动设备的振动信号进行采集，形成趋势图、频域图、时域图，利用高级分析工具对各种图谱进行处理，从而确定设备的故障点、故障情况、故障原因，可以做到对行星齿轮减速机运行的预判。

5　结束语

设备管理工作的方针是依靠技术进步，促进生产发展，以预防为主。辊压机行星齿轮减速机作为水泥企业的主要机械设备，其重大设备事故层出不穷，设备管理是水泥企业生产经营至关重要的一部分，为确保设备的长期有效运行，必须采用各种科学管理手段和技术措施，对设备的整个寿命周期各个阶段每个环节的的全过程控制，抓好设备管理有利于提高企业整体效益，抓好设备寿命周期管理可直接增强企业经济效益；抓好设备事故管理可促进企业安全生产。依靠技术进步是设备管理的基础，建立以预防为主的设备管理指导思想，重视设备基础管理工作，健全设备技术档案资料，方能保证设备长久稳定运行。

来源：《水泥杂志》2020