辊压机行星减速器的高速级轴承设计和润滑方式设计.doc

辊压机行星减速器的高速级轴承设计和润滑方式设计赵铜剑1 庞杭洲2 王宇航2 师浩浩2 1 西安西电开关电气有限公司 陕西 西安7100772中国重型机械研究院股份公司 陕西 西安710032摘要：辊压机行星减速器是一种专用传动装置。针对其特殊性，本文对减速器高速级轴承的不同配置方式从设计角度进行了对比和论述。对于该行星减速器的三种目前生产现场使用的润滑方式进行了论述和分析比较。关键词：减速器，润滑，轴承，辊压机Abstract: The planetary gearbox for roller press is a kind of power transmission equipment for special application and has its own characteristics. This paper discussed the possible solutions of bearing support pattern for the input parallel stage. Three possible lubrication solutions for the gearbox are compared and analyzed.Key words: gearbox, lubrication, bearing, roller press0 前言 辊压机是一种相对新型的物料粉磨设备，它利用高压料层粉碎原理，对物料进行挤压粉碎，挤压过程中物料产生大量的微粉，没有被粉碎的颗粒也因受高压而内部产生大量的细微裂纹，从而改善了下一道细磨工序的效率。由于辊压机在作功过程中，物料被辊压机侧板装置限制在一特定的区域内，所有物料都通过辊缝间隙得到粉碎和挤压，所以与其他粉碎设备相比，辊压机作功的集中程度高、能量利用效率高、节能效果好，与单独的球磨机粉磨工艺比较，增产60%，节电15%。2000年以前，辊压机应用很少，但2000年以来，由于技术进步和市场需求的增长，以及节能增效要求的推动，辊压机在冶金、建材、化工、矿山等领域得到了越来越普遍的应用，相关技术和生产工艺也越来越成熟和稳定。 图1 辊压机机械系统1 辊压机本体 2 喂料阀 3 扭力臂 4 行星减速器 5 万向轴 6 高压电机图1是典型的辊压机机械系统的配置图。 两个辊子分别由两台电机6独立驱动，电机6驱动驱动万向轴5，万向轴5通过半法兰和减速器4输入轴连接。减速器4的输出轴为无键空心轴，和辊压机的辊子轴用缩紧盘无键连接。减速器4的重量悬挂在辊子轴头上，支反力矩通过扭力臂3 传递到基础上。辊压机系统中，辊子和行星减速器是核心部件，在运行过程中需要周期性保养和维护，其中行星减速器更是辊压机稳定运行的关键。本文拟从设计的角度对减速器高速轴轴承的设计和减速器的整体润滑方式的设计进行论述和分析。1 辊压机行星减速器的载荷特点1.1 24h连续运行辊压机属于粉磨设备，现场粉尘污染较大，一般无人值守，24h连续运行。工厂中控室通过监视器对其运行过程中的电流、温度、料流、环境进行24h监视，一旦出现故障，监视器会进行报警。1.2 低速重载运行辊压机辊子工作转速低，转速一般为1550r/min，不需要精确的速度控制。传递的载荷大，载荷为1100tm，属于低速重载设备。1.3 载荷波动大 辊子为实心锻件，大型辊压机辊子重量可达3050吨，电机的启动电流瞬间可达额定电流的23倍。另外，下料不平稳、辊面剥落、物料粒度均匀性差、物料中夹杂铁块等因素都会导致载荷剧烈波动。以上三个特点，在辊压机行星减速器的轴承设计时必须加以考虑。2 高速级输入轴的支承轴承设计高速轴转速高，一般为1000或1500r/min。轴伸长，万向轴悬挂在轴伸端，高速旋转。平行轴齿轮为圆柱斜齿轮，有较大的轴向载荷。输入轴轴头有唇形密封。考虑到这些因素，对高速轴的轴承配置有以下三个方案。 方案1 方案2 方案3图1 输入轴的轴承支承方式图1中是目前辊压机减速器常用的三种轴承设计方式，表1对这三个方案进行说明和分析。方案1方案2方案3定位方式固定端+自由端两端定位固定端+自由端轴承配置圆柱滚子+调心滚子圆锥滚子圆柱滚子+四点接触承载能力好好好定心精度好一般好轴承成本中等低高拆装难易一般容易一般综合评价优良良具体选用哪一种设计方案，还应该结合各厂的设计习惯和生产习惯进行选择。3 平行轴级大齿轮的支承方式平行轴级大齿轮和输入轴齿轮啮合，完成一级减速。经过一级减速，平行轴大齿轮的转速一般为350600r/min。轴承承受的径向载荷与轴向载荷和输入轴上的轴承一样，不同的是没有轴端的附加载荷。所以，这根轴的支承轴承选用和输入轴轴承基本一致，为了适应结构要求，可以略加大规格。平行轴大齿轮的轴承支承方式主要有两种。 方案1 方案2图2 平行轴大齿轮支承方式以上两种轴承配置方案目前现场都有用的。根据个人使用经验，对这两种方案进行综合评估。方案1方案2定位方式两端定位两端定位轴承配置圆锥滚子+圆锥滚子调心滚子+调心滚子承载能力好好定心精度一般好轴承成本低高拆装难易容易不容易综合评价优良以上两种方案，实际应用的效果都不错，具体使用哪种方案，应根据本厂的设计习惯和生产习惯来确定。不能一概而论。4 辊压机行星减速器的整体润滑方式设计润滑系统的工作介质为粘度等级为L-CKC320的工业极压（EP）齿轮油，润滑系统的公称压力为0.20.4 MPa，过滤精度125 mm，润滑系统注油过滤精度125mm。冷却水温度28 ，冷却水压0.20.3 MPa，设计油温降8 。不同规格的减速器采用不同的润滑油量，规格越大，发热量越大，润滑油量越大。润滑油量根据规格大小范围在16250 l/min之间。目前现场在线使用的辊压机行星减速器主要有三种润滑方式。1、自身循环浸油润滑，2、油箱循环浸油润滑，3、油箱循环喷油润滑。实际使用过程中，以上三种方式各有优缺点。4.1 自身循环浸油润滑自身循环浸油润滑的工作原理：油站工作时，油液由工作油泵从减速器中吸出，经单向阀，双筒网片式油滤器、列管式油冷却器，被直接送回减速器内。油站的最高工作压力为0.4MPa，最低工作压力为0.2MPa，可以根据润滑点的要求，通过调节溢流阀确定使用压力。当油站的工作压力超过溢流阀的调定压力时，溢流阀将自动打开，多余的油液既流回油泵进油口。润滑系统的组成和结构特点：(1) 安装平台：用于安装润滑站系统中各元器件。(2) 两台油泵装置：一台工作，一台备用。两台泵交替使用，交替时间不应超过7天，以确保每台泵经常处于工作状态，一旦主泵出现故障时，备用泵能立即向主动机供送润滑油，使供油无扰动。(3) 一套双筒网片式油滤器：为能保证主机正常工作的可靠性，滤油器内部有两组滤芯，一组工作，一组备用，可不停机，用转换阀使备用滤芯工作，即可取出工作滤芯进行更换或清洗。油滤器上装有压差发讯装置，根据压差发讯装置发出的讯号来决定滤芯的更换清洗。滤芯过滤精度为0.12mm。(4) 列管式油冷却器：当供油温度超过42 时可开启油冷却器。(5) 仪表盘和电控柜：所有显示仪表均装在仪表盘上。压力表用于直接观察油站出口压力、油泵压力，温度计用于观察供油口油温。图 3 自身循环润滑系统原理图4.2 油箱循环浸油润滑这种润滑方式比自身循环润滑多了一个油箱，一般配两台电机和油泵，一台工作，一台备用。相比较第一种润滑方式，优点是润滑油多了散热空间，参加循环的润滑油总量增加了，部分油液中的污染物可以在油箱底部沉淀下来。缺点是需要通过阀门对进油量和回油量进行调节，使得减速器中保持一定的油位，减速器上设有油标位置，减速器内维持的油量处于油标中线位置。如果回油管道太粗，会导致进入减速器的润滑油直接回流到油箱，导致润滑油面低于油标中位线，减速器内的轴承和齿轮得不到充分润滑，造成早期实效。图 4 油箱循环润滑系统原理图图4是邮箱循环润滑的原理图，油箱自身带有电加热器。在减速器初期启动时，对于220#或320#润滑油，如果油温度低于25，需要先对润滑油进行加热，避免油泵抽空。4.3油箱循环喷油润滑这种润滑方式的工作原理和油站循环浸油润滑一样，不同的地方是减速器内不存油，减速器内所有轴承都设置有喷油点，通过喷油嘴向轴承喷油进行润滑。减速器内润滑油全部通过回油管流回油箱。这和轧机减速器的润滑方式比较相似。由于减速器箱体内不存润滑油，所以这种减速器的密封可以采用非接触式的迷宫密封。另外搅油功率损失小。由于所有轴承和齿轮位置都要在设置喷油嘴，所以减速器的润滑回路管道加工复杂，在木一个润滑通道堵塞的情况下，可能导致轴承润滑不到而损坏。相比其他两种润滑方式而言，这种润滑方式比较脆弱。综上所述，这三种润滑方式各有特点，目前在辊压机现场都有应用。中国重型机械研究院的辊压机减速器采用的是第一种润滑方式，西门子减速器也是采用第一种润滑方式，该方式简单可靠，需要人为调节的环节少，经济耐用。5 总结体贴周到、细致入微的设计能从根本上保证辊压机行星减速器的质量，实践证明，80%以上的机械设备运行故障都是因为设计原因引起的。辊压机行星减速器是针对特定行业的一种专用传动装置，在设计过程中，必须结合具体的载荷状况、现场使用经验、运行环境，以及现场人员的操作使用习惯等因素，不能盲目照搬套用其它场合行星减速器的设计，只有这样，才能设计出经济耐用、性能优异、受市场欢迎的减速器。参考文献1 庞杭洲，王宇航。 辊压机行星减速器的润滑设计J, 新世纪水泥导报，2006（12）2 庞杭洲，王宇航。 辊压机行星减速器的应用与维护J，新世纪水泥导报，2006（01）3 王宇航，庞杭洲。 辊压机传动系统的故障和预防J，水泥工程，2012（12）4 王宇航，庞杭洲。 行星减速器中行星组件的结构设计J，重型机械，2010（S2）5 王宇航，李勇鹏。 辊压机行星减速器的安装拆卸与维护J, 新世纪水泥导报，2012（02）6 王宇航，庞杭洲。 辊压机传动系统常见故障和预防， 水泥技术， 2012（06）7 赵玉良，王宇航。 高性能齿轮关键制造技术及发展建议，重型机械， 2013（02）