胡占偉 蘇文淦

(日照鋼鐵有限公司板材制造部，276806)

鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)是現(xiàn)代冶金行業(yè)連鑄操作中應(yīng)用最普遍的運(yùn)載和承托鋼包的澆注設(shè)備，通常設(shè)置于鋼水接受跨與連鑄澆注跨柱之間。通過(guò)回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)不間斷的鋼水澆注，回轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)是回轉(zhuǎn)裝置正常連續(xù)生產(chǎn)的核心設(shè)備。

1 減速機(jī)傳動(dòng)比核算

1.1 齒輪結(jié)構(gòu)

某鋼廠鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)使用的某型號(hào)減速機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生上端蓋裂紋止動(dòng)不轉(zhuǎn)，停機(jī)下線拆檢后進(jìn)行分析，其內(nèi)部齒輪嚙合示意圖如圖1所示，其中箭頭只表示齒輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。

序號(hào)1、2為圓弧錐齒輪，其余皆為直齒，螺旋傘齒輪具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。序號(hào)3、4、5構(gòu)成一行星輪系，動(dòng)力從齒輪3輸入，從行星架H1輸出；齒輪6、7、8構(gòu)成另一行星輪系，動(dòng)力從齒輪6輸入，從行星架H2輸出；而輸出齒輪與鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承齒輪嚙合。齒輪1通過(guò)鍵連接與減速機(jī)輸入端相連。

行星輪系的特點(diǎn)之一是可采用多個(gè)行星輪來(lái)分擔(dān)載荷，但實(shí)際上，由于制造和裝配誤差，往往會(huì)出現(xiàn)各行星輪受力極不均勻的現(xiàn)象。為了降低載荷分配不均勻現(xiàn)象，常把行星輪系中某些構(gòu)件做成可以浮動(dòng)的，以減輕載荷分布不均現(xiàn)象，即均載裝置[1]。而該減速機(jī)由3、4、5構(gòu)成的行星輪系中，行星輪4為可浮動(dòng)的；由于行星輪4的浮動(dòng)，使齒輪6也可以浮動(dòng)，所以在由齒輪6、7、8構(gòu)成的行星輪系中，太陽(yáng)輪6和行星輪7都是可以浮動(dòng)的。

1、2—傘型齒輪 3—太陽(yáng)輪 4—行星輪 5—內(nèi)齒圈 6—太陽(yáng)輪 7—行星輪 8—內(nèi)齒圈 9—輸出齒輪H1—行星架 H2—行星架圖1 減速機(jī)齒輪嚙合示意圖Figure 1 Diagram of gear engagement for reducer

1.2 傳動(dòng)比計(jì)算

由圖1可知，該減速機(jī)為3級(jí)變速，1級(jí)變速是通過(guò)兩個(gè)螺旋傘齒輪相嚙合實(shí)現(xiàn)的，2級(jí)和3級(jí)都是通過(guò)行星齒輪系實(shí)現(xiàn)的。已知z1=13，z2=41，z3=15，z4=42，z5=102，z6=21，z7=31，z8=84，z9=20，由此可求得該減速機(jī)齒輪1到齒輪2的傳動(dòng)比為：

i12=ω1/ω2=z2/z1=41/13≈3.15

為了計(jì)算行星輪系傳動(dòng)比，可通過(guò)將行星輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系來(lái)計(jì)算，即將行星輪系整個(gè)機(jī)構(gòu)加一個(gè)角速度“-ωH”，使之繞行星架固定軸線回轉(zhuǎn)，各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)仍保持不變，而行星架的角速度變?yōu)?，即行星架靜止不動(dòng)。行星輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，如圖2所示。由齒輪3、4、5構(gòu)成定軸輪系，齒輪5在行星系輪系中為固定鎖死的內(nèi)齒圈，即ω5=0。i35H為：

i35H=ω3H/ω5H=(ω3-ωH)/(ω5-ωH)=(ω3-ωH)/(0-ωH)=

1-ω3/ωH=1-i3H=z4/z3×z5/z4=-z5/z3=-102/15=-34/5

即i3H=1-i35H=1-(-34/5)=39/5=7.8

式中，齒數(shù)比前的“-”號(hào)表示在轉(zhuǎn)化后的定軸輪系中，齒輪3與齒輪5的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。

圖2 轉(zhuǎn)化輪系示意圖Figure 2 Diagram of wheel system transformation

同理，可求得由齒輪6、7、8構(gòu)成的行星輪系的傳動(dòng)為：

i6H=1-i68H=5

由圖1可知，ω2=ω3，ωH1=ω6，ωH2=ω9，則i19為：

i19=i12·i26·i69=i12·i3H·i6H=123

綜上所述，該減速機(jī)傳動(dòng)比與該減速機(jī)標(biāo)識(shí)125接近，可近似地實(shí)現(xiàn)給定的傳動(dòng)比。

2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

減速機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不轉(zhuǎn)，檢查發(fā)現(xiàn)減速機(jī)上固定端蓋開裂，與鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承齒輪嚙合的輸出齒輪下半部分齒面存在較明顯磨損，拆檢后發(fā)現(xiàn)輸出齒輪軸連接行星架部位開焊。經(jīng)分析：

(1)該端蓋化驗(yàn)結(jié)果為HT200材質(zhì)，材質(zhì)選取存在缺陷。

(2)通常情況下，尤其重載的齒輪傳動(dòng)，為了保證傳動(dòng)載荷沿齒輪嚙合時(shí)的接觸線均勻分布，應(yīng)采取增大軸、軸承及支座的剛度，布置軸承對(duì)稱，以及適當(dāng)限制輪齒寬度等措施，同時(shí)盡可能避免齒輪做懸臂布置，即齒輪軸的兩個(gè)支承皆在齒輪的一側(cè)[2]。

該減速機(jī)與回轉(zhuǎn)臺(tái)外齒圈相嚙合的輸出齒輪9通過(guò)1根傳動(dòng)軸盤與行星架H2相連，行星架H2、傳動(dòng)軸和齒輪9三者之間并無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一個(gè)整體，如圖3所示。對(duì)這個(gè)整體起支承作用的軸承和傳動(dòng)軸盤均在齒輪9的一側(cè)，相當(dāng)于一個(gè)懸臂布置，所以有必要增加支座的剛度。傳動(dòng)軸盤組成中，傳動(dòng)軸與連接傳動(dòng)盤通過(guò)過(guò)盈滿焊連接，其連接處焊縫開裂將導(dǎo)致輸出軸部分作用力到減速機(jī)端蓋，繼而產(chǎn)生裂紋。

1—上端蓋 2—傳動(dòng)盤 3—傳動(dòng)輸出軸 4—軸承圖3 原輸出軸示意圖Figure 3 Diagram of original output shaft

1—上端蓋 2—改進(jìn)傳動(dòng)盤 3—改進(jìn)輸出軸 4—軸承圖4 改進(jìn)輸出軸示意圖Figure 4 Diagram of improved output shaft

3 措施

(1)采取上端蓋加厚5 mm，將材質(zhì)從HT200改為ZG270-500。

(2)對(duì)減速機(jī)存在問(wèn)題部位設(shè)計(jì)優(yōu)化，如圖4所示：與行星架連接的傳動(dòng)盤和輸出傳動(dòng)軸連接部位厚度加高，焊接高度加高；輸出傳動(dòng)軸與傳動(dòng)盤連接為型鍵結(jié)構(gòu)連接，如圖5所示，并焊接。

圖5 型鍵結(jié)構(gòu)Figure 5 Key type structure

(3)監(jiān)控電腦增加鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)啟動(dòng)運(yùn)行電流曲線界面，進(jìn)行日常趨勢(shì)管理。規(guī)范鋼水接受跨

行車落包及連鑄澆鋼操作，避免鋼包沖擊回轉(zhuǎn)臺(tái)，致使回轉(zhuǎn)設(shè)備受損或劣化嚴(yán)重，造成驅(qū)動(dòng)阻力大。

(4)定期下線保養(yǎng)回轉(zhuǎn)臺(tái)減速機(jī)，避免上線周期長(zhǎng)導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)。

4 結(jié)論

當(dāng)前減速機(jī)上線后，兩年內(nèi)，運(yùn)行平穩(wěn)，通過(guò)對(duì)問(wèn)題減速機(jī)的拆檢，核實(shí)其傳動(dòng)比，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)故障進(jìn)行分析改進(jìn)，對(duì)今后的設(shè)備維護(hù)很有裨益。