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两点啮合柔性传动装置在烧结的应用与故障分析

于占辉，赵宏，贺壮，刘汉忠

(本钢集团北营炼铁厂，辽宁省本溪市117017)

摘 要：北营炼铁厂现有的新烧结360m2、300m2烧结机、单辊破碎机和三烧结75m2烧结机、90m2带冷机均采用两点啮合柔性传动装置，此装置可改善传动啮合性能、降低动载荷、自动调偏。文章中将介绍柔性传动在烧结90m2带冷机设备中的应用原理及常见故障分析，并列举案例说明如何避免故障的发生。

关 键 词：柔性传动；带冷机；故障分析

1 三烧结90m2带冷机柔性传动的工作原理及结构

多点啮合柔性传动简称多柔传动。这种传动是把全部传动系统或部分低速级传动装置(如末级大小齿轮传动)悬挂在承载主轴上，并由弹性元件组成的柔性支撑系统将悬挂的齿轮箱体与地基相连，使之与主轴的挠曲或变形相适应，从而可保证末级大小齿轮之间保持良好的啮合状态。在这种传动中，为了减小传动系统的外廓尺寸，采用功率分流的方法，将低速级的末级大齿轮用多个小齿进行周边驱动，即所谓多点啮合传动[1]。

1．1 三烧结90m2带冷机驱动装置工作原理

多点啮合传动按照啮合点数分为单点、两点、多点三种，三烧带冷机传动属于两点啮合半悬挂式BFT型柔性传动，由电动机输出的转矩通过初级减速机和万向联轴器传递给蜗轮蜗杆减速器，再通过蜗轮蜗杆减速器带动两个小齿轮，左边的小齿轮向下拨动大齿轮，右边的小齿轮向上拨动大齿轮(如图1)，使这两个小齿轮同时与通过涨紧环固定在主轴上的大齿轮啮合，使主星轮做回转运动，牵引带冷台车运行。

在这套传动装置中两个小齿轮、两套蜗轮蜗杆减速器均处于悬浮状态，其重量是依靠固定在地基上的两个弹簧平衡杆来支撑的，受力大小是可以调节的。两个小齿轮与大齿轮传动时产生的两个径向力是依靠上下拉杆来平衡的，另外两个切向力是依靠两根直杆和一根弹性扭杆来平衡的，弹簧重力平衡器平衡左右传动架的重量，使两侧载荷相等且达到自动平衡(如图2所示)。

由于处于悬浮状态，上下拉杆、直杆和弹性扭杆连接都是球面铰接，所以当台车跑偏时调整轴承移动调整装置，主轴偏移，各杆和部件连接处虽然产生位移，但不会产生任何干涉，影响大小齿轮的啮合。当发生过扭矩时，左边的小齿轮将顺时针方向绕大齿轮中心做微量转动，同时右边的小齿轮绕大齿轮中心做逆时针微量转动，这两个方向相反的位移，通过连杆传到扭力杆，使扭力杆产生轴向扭曲，同时扭力杆产生的刚度作用又牵制这两个位移，工作时，左边的小齿轮下面是工作面，右边的小齿轮上面是工作面，当停机时，左右箱体的自重都是靠小齿轮下齿面挂在大齿轮轮齿上，由此产生的扭矩通过蜗轮蜗杆传到万向轴上，但左边和右边给万向轴的扭矩相反，从而达到平衡。

1．2 三烧结90m2带冷机驱动装置结构

大齿轮与小齿轮啮合结构

大齿轮与小齿轮两端面处分别有两对滚道，左右箱体共有4个滚道啮合点。左右箱体相对滚道间隙一般为0．2—0．5mm。滚道间隙直接影响齿的啮合间隙以及运转时的性能，是柔性传动装置调整是的重要参数。滚道间隙可有拉杆调整，调整完毕后，在调整螺母处打定位孔。

根据外啮合圆柱直齿轮计算公式[2]

大齿轮与小齿轮中心距a=m×(z1+z2)／2

全齿高h=(2×齿项高系数+齿顶间隙系数)×m=(2×1+0．25)×m=2．25m

模数m=h／2．25=20  其中z1=128  z2=19  h=45

a=m×(z1+z2)／2=1470mm  齿顶隙c=0．25m=0．25×20=5mm

由此可调整大齿轮与小齿轮滚道间隙为0．5mm

1．3 三烧90m2带冷机两点啮合柔性传动装置技术参数及特点：

特点：

(1)由于采用两点啮合，把所有的功率进行分配，使得每点传递的扭矩减小，即主轴将扭矩由大齿轮传递给两个小齿轮，使受力一分为二承载能力显著提高；

(2)由于传动中的柔性支撑构件(如弹性扭杆、弹簧平衡杆以及万向联轴器)对冲击性或阻塞性动载荷具有缓冲及软化作用，故能减小啮合传动中的阻性冲击，并能吸收振动，使运行平稳；

(3)它可避免齿轮传动中由于工作机械主轴变形或变位引起的偏载或卡滞，从而可持久保持良好的啮合与正确传动；

(4)由于基础上只安装柔性支承构件和高速传动设备，没有大转矩承力构件，基础受载小且结构简单，故基础投资相对减少；

(5)其结构紧凑，总速比和传动力矩大，选用YPF系列调速电机，可保证输出转矩为恒定值，使整机启动平稳，能在较宽范围内进行平滑的无级调速，便于操作人员根据矿流量的降温冷却程度选择合理的带速进行生产。

2 常见故障分析及维护

2．1 大小齿轮磨损严重甚至折断

大小齿轮啮合过程中的中心距产生偏差，易造成两齿间齿面啮合点偏移，出现受力不均，齿顶受力出现严重磨损，造成疲劳折断现象。

产生原因：横向拉杆松动，导致中心距过大，大小齿啮合点偏移，使大、小齿轮间的啮合点频繁滑动、冲击，造成轮齿间的磨损严重，点检应注意对拉杆螺栓和大小齿轮啮合情况的检查，大小齿轮啮合的精度与拉杆有很大关系，大小齿轮啮合主要靠定距环来控制，拉杆的蝶簧起调节作用，保证横向拉杆的拉力均匀，最终保证大小齿轮之间两侧的滚道接触相等，两侧滚道的误差应在0～0．30mm之间。

2．2 蜗杆磨损严重或折断

一种原因弹簧重力平衡器失去弹性致使箱体倾斜，造成啮合点错位，左右箱体受力不均，负载增大，齿面加剧磨损，并易造成另一侧箱体下坠或上升，折断蜗杆。另一种原因两侧的蜗杆与蜗轮配合不同步，造成只有一侧蜗杆传动力矩，而另一侧不输出力矩只是随着转，只是由于在安装时由于安装精度的误差太大，造成蜗杆受力不均，加剧磨损。

产生原因：弹簧重力平衡器的弹性元件失效

2．3 左右箱体倾斜

扭力支撑杆与扭力杆的轴向移位，易造成箱体径向移位，扭力支杆的渐开线齿套在扭力杆上的窜动量过大，失去平衡。

产生原因：与大齿轮啮合的小齿轮轴的轴肩定居套倒角加工误差较大。

2．4 十字万向联轴节或传动轴折断

台车严重跑偏或者台车发生卡阻，导致带冷机严重过载，而且过载保护装置失效，导致联轴节断裂；十字轴连接节配合表面易发生粘着磨损，造成受力不均，螺栓折断，造成动力中断。

2．5 润滑不良

小齿轮轴承采用手动干油站定期注油，周期为30天，采用二硫化钼锂基脂，润滑点4处；扭力杆轴承2处，主轴大齿12处，涡轮蜗杆、大小齿传动采用68#机械油。现场灰尘较大，而且整套设备置于室外，润滑油中可能会混入灰尘、铁屑、金属颗粒，会产生磨料磨损，且磨损速度较快，将起到研磨剂的作用，造成齿轮磨损加剧，啮合位置改变，为了防止磨料磨损，保持润滑油的清洁至关重要，不仅要保证检查孔盖的密封性能良好，而且通过箱体上盖检查油量及油质，如发现杂物影响到齿轮的使用寿命或正常啮合，要及时清理或换油，每年应定期清洗油底壳。

3 案例分析

二00八年三月二十二日，炼铁厂三烧二期90m2带冷机柔性传动蜗杆折断，箱体倾斜，右箱体脱离主箱体，扭力杆支撑套、蜗杆折断，左箱体下降，弹性支撑杆脱离支撑点与基础座分离，造成设备停机16h的重大设备事故。

事故原因分析：由于日常点检的疏漏，设备在长期的运行当中上方横向拉杆螺母松动，使两侧拉杆受力不均衡，松动侧齿面啮合点移位，造成大齿与小齿中心距两侧偏差过大，运行中小齿滚道与大齿的齿顶挤压，拉大了中心距，使右箱体向上并且严重倾斜，折断扭力杆支承轴套，弹性支撑杆脱离支座，箱体下坠，造成蜗杆过载折断。在日常维护和点检中详细检查，对设备技术要求及参数校对，包括横向拉杆双螺母放松的检查，弹性支撑杆内弹簧弹性的测定，扭力杆花键套是否移位，检修中对大齿与小齿之间四个滚道啮合点的间隙是否符合原始技术参数，左右箱体同侧滚道间隙应在0．70mm～1．0mm之间，不宜过大，且两侧滚道间隙必须相等，才能保证全齿宽啮合受力均匀，运行平稳，滚道间隙的调整是柔性传动装置安装时的关键，所以平时应重点检查拉杆螺母是否松动，发现松动应及时调整并做好标记，以便观察，记录。

4 结论

柔性传动装置在烧结系统的应用已经非常成熟，经过实践证明柔性传动是一种安全可靠、运行稳定的传动装置，只要了解它的原理并且加强日常的设备点检工作，就能够实现设备的零故障。

参 考 文 献：

[1]   成大先主编．化学工业出版社，机械设计手册(机械传动)，P14—4，2004．12

[2]   王三民主编．化学工业出版社，机械设计手册，P316，2008．12