GRD 型增速箱橢圓瓦刮研技術(shù)要點(diǎn)

朱延哲，譚淅銘，宋澤辰，任玉維，李振威，紀(jì) 元

（中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司動(dòng)力廠，遼寧遼陽(yáng) 111003）

0 引言

遼陽(yáng)石化公分公司用工程空壓裝置由3 臺(tái)空氣壓縮機(jī)構(gòu)成，該空壓機(jī)的帶齒輪增速箱是沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠制造的，型號(hào)GRD型，齒輪增速箱的傳動(dòng)功率為2370 kW，增速比3.07，主軸轉(zhuǎn)數(shù)、從動(dòng)軸轉(zhuǎn)數(shù)分別為2985 r/min、9167 r/min。2019 年12 月18日崗位操作人員發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)齒輪增速箱軸瓦振動(dòng)值升高，接近報(bào)警值，機(jī)組的潤(rùn)滑油溫度持續(xù)升高，經(jīng)過(guò)初步檢查，懷疑軸承與軸之間發(fā)生碰磨。經(jīng)過(guò)申請(qǐng)于12 月9 日對(duì)空壓機(jī)齒輪增速箱進(jìn)行解體檢修，解體發(fā)現(xiàn)高速齒輪壓縮機(jī)端軸瓦下瓦巴氏合金面斷裂并脫落（圖1）。本次檢修對(duì)齒輪增速箱高速齒輪兩端軸瓦進(jìn)行更換，齒輪增速箱軸瓦采用了對(duì)開(kāi)式的橢圓瓦，現(xiàn)在對(duì)兩套新橢圓瓦進(jìn)行刮研，關(guān)鍵刮研技術(shù)要點(diǎn)分析如下。

圖1 巴氏合金面斷裂

1 刮研橢圓瓦瓦背的技術(shù)要點(diǎn)

本次檢修齒輪增速箱高速齒輪軸軸徑為800 mm，在解體檢修時(shí)候，要測(cè)量舊橢圓的頂間隙和側(cè)間隙，以及橢圓瓦瓦背與機(jī)座的接觸情況，根據(jù)舊橢圓瓦的參數(shù)和狀況來(lái)輔助新橢圓瓦刮研。增速箱在工作時(shí)，要想運(yùn)行平穩(wěn)，主要靠橢圓瓦與軸頸接觸之間形成一層很薄的油膜起潤(rùn)滑作用，使橢圓瓦與軸頸被潤(rùn)滑油分開(kāi)而不發(fā)生直接接觸，從而大大減小摩擦損失和橢圓瓦表面巴式合金的磨損，刮研的好壞直接影響油膜的吸振能力。如果刮研間隙小，則橢圓瓦與軸頸之間會(huì)直接摩擦，摩擦?xí)a(chǎn)生很高的溫度，難以形成良好的潤(rùn)滑油膜，直接摩擦產(chǎn)生的高溫將橢圓瓦燒壞、使巴式合金面脫落等。

1.1 瓦背與瓦座的接觸面積達(dá)到70%以上

首先將機(jī)體瓦座上均勻涂上顯示劑（丹紅），然后將兩橢圓瓦下瓦安裝在瓦座中，使瓦背與瓦座之間做一定角度的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后拿出下瓦檢查瓦背與瓦座的接觸情況。用細(xì)銼刀以瓦背形成一定角度銼掉沾上顯示劑的硬點(diǎn)。重復(fù)上述動(dòng)作，直至橢圓瓦瓦背接觸面積達(dá)到70%以上，這說(shuō)明兩者之間配合良好，達(dá)到要求（圖2）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)多次反復(fù)的刮研后，橢圓瓦背與機(jī)座之間往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)有種“粘連”的感覺(jué)，瓦背刮研合格。在涂抹丹紅粉時(shí)候，丹紅與機(jī)油攪拌均勻，切記不要將鐵屑、砂?；烊耄苑纻?。

圖2 瓦背接觸面積情況

1.2 齒輪嚙合度達(dá)到60%以上

橢圓瓦瓦背可用于調(diào)節(jié)齒輪組的中心距和高速齒輪兩端水平差值，這兩個(gè)參數(shù)是保證齒輪組的齒輪嚙合好壞的關(guān)鍵點(diǎn)。橢圓瓦瓦背研磨接觸面積達(dá)到50%時(shí)候，將高速齒輪回裝到位。

（1）利用量塊測(cè)量齒輪組的兩端的中心距，保證兩端中心距一樣，且在規(guī)定范圍內(nèi)，這樣確保齒輪嚙合度好；如果兩端中心距過(guò)大，則齒輪組齒頂之間接觸嚙合，反之齒根嚙合甚至抱死。

（2）利用橋架式百分表測(cè)量高速齒輪兩端的水平差值，保證水平差值低于0.03 mm，水平高側(cè)齒輪受力重，兩端的水平差值越大恰恰反應(yīng)了高速齒輪受力不均勻；同時(shí)在低速齒輪上局部均勻涂上顯示劑，盤(pán)動(dòng)低速齒輪使高速齒輪被著色，檢查齒輪組的嚙合情況，確保齒輪嚙合度在60%以上（圖3）。

圖3 齒輪組的嚙合情況

2 刮研橢圓瓦的技術(shù)要點(diǎn)

本次軸瓦更換的軸瓦刮研的目的是，使橢圓瓦內(nèi)襯形成有一定間隙的幾何形狀，使橢圓瓦與軸頸間存在楔形油膜，齒輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)橢圓瓦瓦面與軸頸面間形成楔形油膜，在油膜的作用下使齒輪軸上升懸浮，這樣橢圓瓦與軸頸之間靠油膜摩擦、降底磨損，潤(rùn)滑油通過(guò)橢圓瓦供油槽源源不斷地進(jìn)入軸瓦，帶走橢圓瓦與軸頸之間工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，達(dá)到冷卻目的，最終在橢圓瓦與軸頸間隙形成有承載能力的、穩(wěn)定的油膜，保證機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)。

刮瓦的核心步驟是：第一步粗刮上下瓦，第二步細(xì)刮上下瓦，第三步開(kāi)側(cè)間隙，第四步開(kāi)儲(chǔ)油槽。在刮研橢圓瓦時(shí)要使瓦面接觸點(diǎn)和儲(chǔ)油槽均勻分布，使?jié)櫥涂焖僭谕呙嫔闲纬蓾?rùn)滑油膜，保證齒輪組運(yùn)行振動(dòng)值穩(wěn)定和油溫正常的關(guān)鍵。

2.1 粗刮上下瓦

首先把上下瓦水平固定在工作臺(tái)上，根據(jù)高速齒輪兩端的水平差進(jìn)行第一遍粗刮，利用三角刮刀在瓦的弧面上斜45°，以30～40 mm 運(yùn)動(dòng)單項(xiàng)進(jìn)行刮研，刮研區(qū)域?yàn)橛筒壑g（圖4）。

圖4 刮研區(qū)域

第二遍粗刮時(shí)，將上下瓦安裝在瓦座中，并使瓦口與瓦座保持水平，然后將高速齒輪回裝到位，在軸頸處涂抹顯示劑并沿著其運(yùn)轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)3～4 圈，測(cè)量高速齒輪軸兩端的水平度。

最后拆卸高速齒輪，查看軸頸與瓦的接觸情況，對(duì)著色點(diǎn)再次刮研。重復(fù)3～4 遍，當(dāng)瓦的接觸面達(dá)到50%左右，高速齒輪的水平差小于0.03 mm 為止。

2.2 細(xì)刮上下瓦

重復(fù)粗刮上下瓦以后，接下來(lái)需要細(xì)刮上下瓦，因?yàn)闄E圓瓦瓦面的光潔度及平整度越好越有利于油帶的形成。如果橢圓瓦刮研時(shí)方法不適當(dāng)，刮研出的橢圓瓦表面的光滑度、平整度較低，那么在橢圓瓦旋轉(zhuǎn)時(shí)就難以形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑油膜，橢圓瓦與軸之間的磨擦增大，在機(jī)組開(kāi)車(chē)時(shí)候產(chǎn)生的大量的熱，會(huì)加劇橢圓瓦的磨損甚至停車(chē)燒瓦。細(xì)刮上下瓦的原則保證下瓦接觸角內(nèi)建立油膜形成區(qū)域，要在瓦弧面上每25 mm×25 mm 面積內(nèi)有4～5 個(gè)接觸斑點(diǎn)。同樣將上下瓦回裝到瓦座、將高速齒輪回裝到位，在軸頸處涂抹顯示劑并沿著其運(yùn)轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)3～4 圈。拆卸上下瓦查看瓦面接觸斑點(diǎn)情況，接觸斑點(diǎn)較大的則繼續(xù)用三角刮刀進(jìn)行破點(diǎn)，刮刀以45°角刮出菱形花紋（圖5），直至接觸面上的接觸點(diǎn)符合要求為止。

圖5 破接觸斑點(diǎn)和儲(chǔ)油槽

2.3 開(kāi)側(cè)間隙

橢圓瓦側(cè)間隙刮研的原則是，要保證潤(rùn)滑油順利進(jìn)入軸瓦，同時(shí)另一側(cè)保證潤(rùn)滑油順利流出，避免潤(rùn)滑油從側(cè)面流出。另外還要求，橢圓瓦兩側(cè)間隙大于頂部間隙，其控制范圍為軸頸的1‰～3‰。最后利用蛇形刮刀圓滑的刮削側(cè)間隙，同側(cè)間隙均勻的能夠塞進(jìn)塞尺。

2.4 開(kāi)儲(chǔ)油槽

最后在橢圓瓦的弧面上刮儲(chǔ)油槽，儲(chǔ)油槽一般為交錯(cuò)的菱形網(wǎng)格，這非常能體現(xiàn)刮研者的技術(shù)。儲(chǔ)油槽應(yīng)均勻地分布在軸瓦弧面上，它可以積存渣子并保證形成良好的潤(rùn)滑油膜。

3 橢圓瓦刮研過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題分析

在橢圓瓦刮研過(guò)程中，裝配齒輪組時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)橢圓瓦瓦面與軸徑接觸出現(xiàn)偏角度，齒輪組的齒嚙合消失或只出現(xiàn)局部嚙合等問(wèn)題。遇到這些問(wèn)題，解決時(shí)應(yīng)結(jié)合齒輪嚙合的關(guān)鍵參數(shù)。

3.1 橢圓瓦瓦面與軸徑接觸出現(xiàn)菱形接觸面

在瓦背刮研過(guò)程中，在軸瓦瓦面上涂抹顯示劑，回裝齒輪組進(jìn)行盤(pán)車(chē)，查看橢圓瓦瓦面與軸徑的接觸情況，會(huì)出現(xiàn)接觸面呈現(xiàn)菱形，這說(shuō)明瓦背刮研時(shí)候沒(méi)有注意的整體平行、只注意刮研硬點(diǎn)，這時(shí)需要重新刮研瓦背。如果沒(méi)有新的橢圓下瓦，則需要在瓦背與機(jī)座之間加銅皮（一般0.02～0.03 mm厚），這樣可以將刮研多的地方找回來(lái)。根據(jù)橢圓瓦的瓦背情況，有時(shí)可在瓦背加調(diào)整墊片，這樣比傳統(tǒng)的刮研更加方便，在刮研錯(cuò)位時(shí)候就可以通過(guò)更換或調(diào)整墊片的方式來(lái)提高刮研效率。

本次軸瓦刮研時(shí)候，同樣出現(xiàn)了橢圓瓦瓦面與軸徑接觸出現(xiàn)菱形接觸面情況，由于在刮研瓦背時(shí)候刮量比較少，所以通過(guò)對(duì)比較厚的一側(cè)進(jìn)行繼續(xù)刮研，一步步將接觸面找回，最后一次將機(jī)體瓦座上和軸瓦瓦面上均勻涂上顯示劑，然后依次將橢圓瓦下瓦、齒輪組安裝在瓦座中，對(duì)齒輪組進(jìn)行盤(pán)車(chē)5～6圈，最后拿出齒輪組檢查瓦面與軸徑的接觸情況，在瓦面上呈現(xiàn)處規(guī)矩的矩形，說(shuō)明橢圓瓦瓦背刮研到位。結(jié)合如圖2，橢圓瓦的瓦背的刮研要求兩個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，機(jī)座與瓦背接觸情況、瓦面與軸徑接觸情況。

3.2 齒輪組的齒嚙合消失或一端接觸

在開(kāi)始粗和細(xì)刮上下瓦過(guò)程中，回裝齒輪組，在低速齒輪上均勻涂抹顯示劑，盤(pán)車(chē)5～6 圈，查看嚙合情況。如果發(fā)現(xiàn)高速齒輪上未有顯示劑，齒輪組經(jīng)過(guò)盤(pán)車(chē)后齒輪組之間的接觸不好，說(shuō)明齒輪組之間的中心距已經(jīng)達(dá)到要求的最上限。經(jīng)過(guò)量塊測(cè)量，齒輪中心距已超出上限，則需要在橢圓瓦面刮研的過(guò)程中在靠近齒輪組側(cè)的瓦面多刮研，將中心距找回。

由于刮研技術(shù)要點(diǎn)和齒輪組本身等原因，還會(huì)出現(xiàn)齒輪嚙合“一端接觸”和齒輪軸的直線性不同軸及嚙合成齒根接觸等異?，F(xiàn)象。同樣，在本次檢修橢圓瓦刮研過(guò)程中，互相嚙合的齒輪組不平行，在齒寬方向只有一端接觸、另一端未有顯示劑，說(shuō)明橢圓瓦兩端水平不一樣高，接觸到的一側(cè)水平高、未接觸到的另一側(cè)水平低。這時(shí)需要繼續(xù)刮研水平高側(cè)的橢圓瓦，將整體水平降低，經(jīng)過(guò)水平表測(cè)量，將兩端的水平差控制在0.03 mm 之內(nèi)。

3.3 使用三角刮刀的力道不足

在使用三角刮刀時(shí)候，刮下來(lái)的巴式合金層薄厚不均勻，這使橢圓瓦瓦面光潔度及平整度不好，難以形成潤(rùn)滑油膜。因此在使用三角刮刀的時(shí)候需要注意，右手握緊刮刀的刀柄并用肘部夾緊，左手握住距離刮刀刀體30 mm 處，上身前傾，以肘部為軸點(diǎn)兩臂前后擺動(dòng)向前刮研。

4 橢圓瓦回裝間隙測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)

橢圓瓦刮研完成后，回裝橢圓瓦要測(cè)量出橢圓瓦的間隙，其中頂間隙和側(cè)間隙是否符合要求是本次檢修能否成功的關(guān)鍵。

4.1 測(cè)量橢圓瓦頂間隙

在舊橢圓瓦拆卸前，用壓鉛法測(cè)量出舊橢圓瓦的各項(xiàng)間隙，作為新橢圓瓦刮研后的參考。在新橢圓瓦刮研完后，用壓鉛法測(cè)量軸瓦的頂間隙，以確定橢圓瓦結(jié)合面需要墊片的厚度。

首先，將鉛絲每隔20 mm 寬度均勻放到軸頸和橢圓瓦的結(jié)合面上，所用鉛絲的直徑為橢圓瓦間隙的2 倍、長(zhǎng)度為80 mm。然后合上上瓦，將定位銷(xiāo)和螺栓均勻的預(yù)緊。最后拆解上瓦，拿出被壓扁的鉛絲，依次用千分尺測(cè)量厚度，并記錄好各個(gè)鉛絲所在橢圓瓦上的位置和結(jié)合面上的位置。其中，頂間隙=軸頸處鉛絲的厚度值-接合面處鉛絲的厚度值，結(jié)合面需要加墊片的厚度=標(biāo)準(zhǔn)頂間隙值-頂間隙值。

4.2 測(cè)量橢圓瓦側(cè)間隙

將橢圓瓦都回裝完成，用塞尺在橢圓瓦的側(cè)面進(jìn)行測(cè)量，將塞尺塞入軸瓦和軸頸之間的間隙，讀出塞尺的數(shù)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

本次增速箱檢修歷經(jīng)一個(gè)月時(shí)間，壓縮機(jī)試車(chē)前注意情況，崗位操作人員一定要檢查潤(rùn)滑油系統(tǒng)是否開(kāi)啟，運(yùn)行油泵30 min 后觀察潤(rùn)滑油鏡潤(rùn)滑油是否流通，同時(shí)盤(pán)車(chē)要盤(pán)2～3 圈。開(kāi)啟后要多觀察潤(rùn)滑油溫和振動(dòng)值的變化，潤(rùn)滑油溫和振動(dòng)值穩(wěn)定則說(shuō)明橢圓瓦刮研成功。橢圓瓦承載能力大，可連續(xù)運(yùn)行幾個(gè)周期且不磨損等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)幾年的檢修實(shí)踐，對(duì)橢圓瓦刮研有更深的認(rèn)識(shí)，檢修質(zhì)量不斷提高。這就需要橢圓瓦的檢修技術(shù)人員積累經(jīng)驗(yàn)，本文也為同行業(yè)的齒輪增速箱檢修橢圓瓦刮研提供一些參考。