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軸承知識

減速機軸和齒輪修復技術的分析與應用

2020-12-03
路蘭蘭 蘭小青 尹小偉
(河南安陽鋼鐵建設有限公司)
摘 要:在冶金行業中,大型減速機類設備維修依然存在較多難題,堆焊修復主要針對齒輪與軸承,屬于重新進行金屬冶煉的過程。冶金的穩定性較強且質量水平高,通過匹配焊接材料與控制修復工藝,可以切實提高修復后齒輪的內在質量水平,在延長其使用壽命的基礎上,增強齒輪的應用性能,從而獲得良好的運行效果。
關鍵詞:減速機軸;齒輪;修復技術;應用
在冶金行業中,減速機屬于通用設備,制造周期較長,價值較高。生產企業在采購非易損件時具備多種標準,這便使得減速機打齒事故成為當前維修人員十分重視的課題內容。某鋼鐵公司減速機齒輪軸出現斷裂問題,導致大齒輪打齒,為了解決此問題,維修人員針對性采用了齒輪修復以及斷軸配做技術,在無備件條件下及時恢復生產,保證了企業的經濟效益[1]。
1 斷軸修復處理
1.1 斷軸失效的原因分析
一是選材方便,高速軸材料組織疏松,且內部存在較多雜物,齒輪軸運行期間很容易因韌性不足出現裂紋,且在交變應力作用下,裂紋會不斷延伸擴展,以致軸承斷裂。對此,軸承主要傳遞動力時,材料應選擇高淬透性較強的調質鋼材。二是結構設計方面,軸肩堆焊修補后不存在過渡圓角,此時在集中彎曲力作用下很容易出現疲勞裂紋,從而導致軸斷裂問題。三是熱處理方面,在堆焊修復齒輪軸前,如果沒有進行充分預熱則會導致焊接區域受熱不均問題,從而產生內應力。在此力的作用下,很容易出現軸斷裂問題。在修復堆焊后, 若沒有進行較好的熱處理工作,也會增大堆焊殘余力,降低軸抗交變應力,當軸承振動時便極易出現裂紋,導致斷裂問題。四是加工工藝方面,分析測量發現,軸頸處的加工尺寸較小,很容易導致軸承間隙過大問題,軸磨損會加劇斷裂。五是裝配工藝方面,軸振動的主要來源則是高速軸輸入端裝配工藝出現錯誤,其會降低高速軸的疲勞強度,進一步加劇磨損,導致斷裂問題。
1.2 斷軸修復技術
齒輪軸斷面形狀不規則,在修磨斷面后,其長度會減少,完成焊接后的抗彎強度較小,此時應做好斷軸小端的重新配做工作,具體制作工藝如下:一是選擇 42CrMo的調質膠棒作為制造材料,一端根據原尺寸進行配做。另一端則加工為長軸,并配合打造加工孔。二是兩配合面坡口進行焊接處理。三是加工修磨軸面機[2]。
2 齒輪修復技術
2.1 技術準備
工作人員在制定修復技術方案時應結合齒輪參數、使用情況以及材料特性等內容,選擇合理科學的焊接技術,且焊接期間需要進行強化修復,采用多種焊接材料。一是打底層焊接,為了保證材料的韌性與強度,應有效采用高合金焊接材料,將其作為打底層焊接材料,以獲得機械性能良好的焊接組織。二是完成填充焊接,為了獲得較好的強度與韌性,提高機械性能,焊接填充層時應采用高強度焊接材料,以充分保證焊接后齒輪的抗沖擊能力,避免此后出現脆性斷裂問題。三是強化耐磨焊接,為了保證齒面的耐磨性與設計擁堵,工作人員應粗打磨焊接后的填充層,并預留1mm厚度,焊接表面耐磨強化層。在焊接修復期間采用進口的高合金焊接材料,綜合采用局部熱處理技術與應力消除技術,以有效杜絕焊接內應力的轉變,在增強材料抗沖擊性的基礎上,防治裂紋的產生,保證合理的齒面硬度指標。四是精修研,工作人員應根據現場的實際情況及數據信息完成精修研工作。五是制作工裝,工作人員根據現場的施工情況,制作專門熱處理工裝,局部熱處理修復齒輪。
2.2 施工技術要點
一是清洗,工作人員應全面清洗齒輪,利用無損探傷技術檢測齒面裂紋情況。二是綜合檢測,據此明確齒輪情況,判斷是否除了磨損外還存在其他缺陷。三是去疲勞層,去除焊接齒輪疲勞層后再次探傷,保證焊接前不存在其他缺陷問題。四是控制焊接工藝,焊接時采用低熱量輸入焊接技術,做好齒面溫度的控制工作,減少焊接應力的產生,打底層應采用短弧短焊道,在完成焊接后,錘擊至焊縫出現明顯的變形。同時,焊接期間應嚴格控制焊層厚度與焊道長度,利用半自動氣體保護焊修復填充層,做好齒形變形的控制工作,為此后的焊接留出尺寸空間。完成焊接后還應修磨填充層,利用氫弧焊焊接耐磨層,通過精確收弧明確過渡區域的性能。需要注意的是,工作人員應動態檢測齒輪變形參數與焊接應力數據,以此明確焊接位置,在嚴格控制焊接變形范圍的基礎上,調整焊接量。焊接期間還應通過振動方法降低焊接應力,并嚴格控制材料層量比例,確保焊縫材料膨脹系數與母體材料保持一致。五是重視尺寸精度恢復以及焊后處理工作,在調整與穩定化處理焊縫性能時采用局部熱處理技術,保證焊縫耐熱性達到最佳狀態。完成焊后處理工作后,相關工作人員還應精修磨制作樣板與聯齒靠模的修復部位,模擬跑合驅動齒輪,保證嚙合率可以高于70%,必要時還可以進行盤車配研,以保證整體精度[3]。
3 實際應用效果
一是修復齒輪軸與齒輪后,減速機運行4個月后,振動數據滿足生產線運行需求,為新設備的采購提供充足時間。修復后齒輪嚙合時存在明顯振動,頻率較高。二是齒輪軸與齒輪損壞后短時間內便可以修復繼續使用,減少了維修時間與成本,避免了備件更換問題[4]。
4 結束語
分析減速機高速斷軸原因后,工作人員應針對性的采用修復技術,在解決斷軸問題的基礎上,促進減速機平穩運行。實踐表明,分析齒輪軸打齒與斷軸原因,并采用的應對措施可靠實用,值得在此后的工業生產中得到進一步的推廣與使用。
參考文獻:
[1] 何芳.冶金機械軸承和齒輪失效分析[J].世界有色金屬,2019(6):59+61.
[2] 楊麗紅.探究冶金機械軸承和齒輪失效的原因及改善措施[J].課程教育研究,2019(19):243-244.
[3] 朱正興.冶金機械軸承和齒輪失效探討[J].科技創新與應用,2016(14):168.
[4] 劉俊明.冶金機械軸承和齒輪失效分析[J].大眾科技,2012,14(11):101-102.
來源:《南方農機》2020年01期
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