ML4RSF130型減速器的熱功率校核探討

張少華

（神華新疆吉木薩爾能源有限責(zé)任公司，新疆 昌吉831100）

0 引言

神華新疆吉木薩爾能源有限責(zé)任公司地處準(zhǔn)噶爾盆地東部，屬大陸干旱荒漠性氣候，戈壁腹地，常年多風(fēng)，環(huán)境極為惡劣。干旱少雨，植被覆蓋率低，夏季地表溫度達(dá)到50℃以上，冬天達(dá)到－40℃，海拔在500m左右。我公司破碎環(huán)節(jié)使用的是由MMD設(shè)計生產(chǎn)的大型破碎站，破碎站的板式給料機使用的是SEW公司生產(chǎn)的ML4RSF130型減速器，夏季滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)時常常會出現(xiàn)減速器過熱的情況。

1 減速器熱功率校核的重要性

在國外的減速器標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了2種功率指標(biāo)，一是額定功率，指按減速器中主要零件齒輪和軸的機械強度設(shè)計所允許的最大功率，超過這個功率，齒輪和軸就可能產(chǎn)生機械損傷，所以額定功率又稱機械功率；另一是熱功率，指減速器在連續(xù)運轉(zhuǎn)時其熱平衡溫升不超過最大允許值的功率。對于一般的中小型減速器，其熱功率都比機械功率要高或者比較接近。選用這一類減速器時，可以不考慮散熱裝置，全憑自然散熱就足夠了。而大型減速器的熱功率遠(yuǎn)比它的機械功率低，選用這類減速器時，熱功率校核必不可少。但在國內(nèi)，我們在選用這一類減速器時往往對這個問題重視不足。

熱功率是選用齒輪減速器時需要考慮的重要性能指標(biāo)，其大小決定了齒輪減速器在熱平衡溫度下工作的功率利用率。提高熱功率有利于提高齒輪減速器的工作效率，減少能源浪費。

2 減速器的發(fā)熱原因

減速器的發(fā)熱與散熱過程受其自身結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境、冷卻方式等因素影響，不同的結(jié)構(gòu)就有不同的散熱面積，不同的工作環(huán)境、不同的冷卻方式就有不同的散熱速率。常見的導(dǎo)致減速器發(fā)熱的原因有以下幾種：（1）減速機質(zhì)量有問題，加工精度低，造成很大的噪音，產(chǎn)生大量的熱量。（2）減速器本身設(shè)計不合理，可供散熱面積不足，使產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)出去。（3）減速器功率不足，長期處于“小馬拉大車”的運行狀態(tài)，超負(fù)荷運轉(zhuǎn)自然會產(chǎn)生大量的熱。（4）減速器安裝不精確，比如聯(lián)軸器、減速器、電機不同心，會導(dǎo)致減速器輸出軸承受過大的徑向力，嚴(yán)重的話會磨損油封以及偏心體軸承，同樣可能產(chǎn)生大量的熱量。（5）減速器的使用環(huán)境不利于散熱。一般減速器要安裝在鋼架上，以利于散熱，要盡量避免在狹窄封閉的空間使用減速器。（6）減速器內(nèi)油量不正常和油質(zhì)有問題。潤滑油過多，攪油會損失功率，導(dǎo)致大量的熱量產(chǎn)生；潤滑油過少，異常摩擦，同樣會產(chǎn)生大量的熱量。不同油品有著不同的添加劑元素及黏度，所以不合適的潤滑油也會使減速器產(chǎn)生的熱量得不到及時散發(fā)。

3 ML4RSF130型減速器過熱原因分析

ML4RSF130型減速器是齒輪級數(shù)為4的錐齒輪—斜齒輪減速器。根據(jù)現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，該減速器在夏季環(huán)境下多發(fā)生過溫現(xiàn)象。主要原因是夏季使用環(huán)境周圍溫度達(dá)到50℃，生產(chǎn)過程中減速器產(chǎn)生的熱量不能及時交換出去，導(dǎo)致熱積累，使減速器過熱。國內(nèi)外關(guān)于熱功率校核問題沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個品牌只有自身減速器的校核方式。下面用SEW公司ML系列工業(yè)減速器的熱功率校核方式校核一下ML4RSF130型減速器的熱功率。

4 ML4RSF130型減速器實際熱功率計算

ML系列工業(yè)減速器樣本的熱功率校核公式：

其中，PTH為額定熱功率，其選取參考表1，ML4RSF130型減速器額定熱功率取330kW（減速器輸入轉(zhuǎn)速為1500r／min，額定傳動比為200∶1）。

表1 額定熱功率選取參考

f1為海拔影響系數(shù)，使用環(huán)境在海拔500m左右，取0.975（選取參考表2）。

表2 海拔影響系數(shù)選取參考

f2為安裝形式影響系數(shù)，該減速器采用非力矩臂安裝形式，取1.0（選取參考表3）。

表3 安裝形式影響系數(shù)選取參考

f3為運行周期影響系數(shù)，每小時負(fù)載下的工作時間為100%，取1.0（選取參考表4）。

表4 運行周期影響系數(shù)選取參考

f4為冷卻風(fēng)扇影響系數(shù)，該減速器安裝1臺普通風(fēng)扇進行冷卻，取1.0（選取參考表5）。

表5 冷卻風(fēng)扇影響系數(shù)選取參考

fL為潤滑影響系數(shù)，該減速器為飛濺式潤滑，取1.0（選取參考表6）。

表6 潤滑影響系數(shù)選取參考

fT為工作環(huán)境影響系數(shù)，該減速器夏季工作環(huán)境溫度可達(dá)50℃，取0.6（選取參考表7）。

表7 工作環(huán)境影響系數(shù)選取參考

根據(jù)減速器的實際使用條件，選取相應(yīng)參數(shù)代入式（1）進行計算：PT＝193.05kW。

5 ML4RSF130型減速器熱功率校核

校核的基本原則是比較輸入功率PK1和熱功率PT的大小。若PK1≤PT，則該減速器熱功率校核滿足使用條件；若PK1＞PT，則該減速器熱功率校核不滿足當(dāng)前使用條件。上面已經(jīng)計算得出：PT＝193.05kW＜PK1＝250kW。所以，ML4RSF130型減速器的熱功率不滿足準(zhǔn)東地區(qū)夏季惡劣的使用條件。

6 改進措施

針對熱功率校核過程中影響減速器使用的參數(shù)，我們對ML4RSF130減速器進行了如下改進：（1）將減速器的普通風(fēng)扇換成1800r／min的軸流風(fēng)扇，使冷卻風(fēng)扇影響系數(shù)提高到1.5，加快減速器的散熱，提高其冷卻能力。（2）將減速器的潤滑類型由原來的飛濺潤滑改造成外界潤滑泵提供的壓力潤滑，使?jié)櫥绊懴禂?shù)提高到1.1。將改進后的減速器參數(shù)代入式（1）進行計算：PT＝318.5kW。根據(jù) ML4RSF130型減速器熱功率校核原則，比較PT與PK1的大小。PT＝318.5kW＞PK1＝250kW，故減速器在進行技術(shù)改造后，理論上滿足準(zhǔn)東地區(qū)夏季惡劣的使用條件。

7 結(jié)語

實踐中，ML4RSF130型減速器在進行技術(shù)改造之后，不再出現(xiàn)夏季頻繁過熱報警的現(xiàn)象，提高了MMD大型移動式破碎站連續(xù)滿負(fù)載運轉(zhuǎn)的能力，使煤礦的生產(chǎn)能力大大增強，增加了效益。

［1］濮良貴，紀(jì)明剛.機械設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社，2008