浅谈立式磨机减速机的设计和应用

2023-01-09 版权声明 我要投稿

1、立式磨机的设计

立式磨机减速机主要由齿轮系统,箱体,轴承,平面推力轴承,润滑和监控系统组成,这里重点介绍齿轮系统和轴承设计。

1.1 齿轮系统

立式磨机减速机的齿轮系统,一般含输入锥齿轮副,平行级齿轮副以及行星级齿轮副,这三种结构的组合满足不同功率,速比的需求。这些齿轮副的一般采用高强度合金渗碳钢,材料为18CrNiMo7-6或20CrNi2Mo,磨削精度为5~6。

输入级齿轮副一般是采用克林根堡制锥齿轮,齿轮渗碳淬火。安全系数一般取k=2,强度计算程序根据KN3030/DIN3991,满足(SH)[2]≥1.6,SF,≥1.6。或者根据AGMA2003-C10计算标准,KISSsoft计算程序进行计算,满足AGMA≥2.5.锥齿轮由于其特殊性,这一级的速比不要超过5,设计参数尽量满足K3030程序的要求,以便在加工过程中防止刀具干涉,螺伞吃色调整困难。

平行级齿轮副,齿轮渗碳淬火。安全系数一般取k=2,强度计算程序根据ISO6336,满足(SH)[2]≥1.4,SF,≥1.6。或者根据AGMA2101-D04计算标准,KISSsoft计算程序进行计算,满足AGMA≥2.5.目前国内各个减速机设计厂家进行了优化改进,尤其是对齿轴的齿形修型,保证了在运转过程中齿的啮合合理性。南高齿对齿的修型提出了齿向和螺旋线修型相结合的方法,效果显著。

行星级齿轮副,其中太阳轮和行星轮采用齿轮渗碳淬火,内齿圈材料为40Cr Ni Mo,齿轮调质处理,HB300~340,磨削精度为6~7.安全系数一般取k=2,强度计算程序根据ISO6336,满足(SH)[2]≥1.4,SF,≥1.6。或者根据AGMA2101-D04计算标准,KISSsoft计算程序进行计算,满足AGMA≥2.5。行星级齿轮副的设计重点也在修型方面。国内减速机厂家使用的行星结构都是NGW形式,南高齿对行星级齿轮副的修型,着重在行星轮的齿面进行微鼓形量,齿向倒坡等措施,保证了使用效果。

中部连接齿轮副,内齿套和鼓形齿轴采用高强度合金钢,材料为42CrMo,内齿套齿轮调质处理,鼓形齿轴渗氮处理,磨削精度为6~7。鼓形齿强度计算按照齿轮手册/机械设计手册/现代机械传动手册中的计算方法,但需要修正。使用系数KA=2.5,结果要求接触应力≤250MPa,剪切应力≤250MPa。由于此处是动静相结合的位置,因此对结构、润滑的要求较高,是最容易损坏的地方,在国内外的设计中都属于难点,设计出了不同的结构和润滑方式来适应,各有优缺点,目前无统一的结构形式。

1.2 轴承设计

立磨减速机的轴承分为滚子轴承和平面推力轴承,常用的滚子轴承有调心轴承,圆锥轴承,球面推力轴承,圆柱轴承等。其中输入高速轴的轴承配置一般为双列圆锥轴承+调心轴承,平行级齿轮副轴承配置为双列圆锥轴承+调心轴承/圆柱轴承,中部连接齿轮副轴承配置为调心轴承+调心轴承,行星级齿轮副轴承配置为调心轴承。

平面推力轴承可分为可倾斜式和平面式,可倾斜式无需高压就能满足空载试车要求,多用于动压润滑要求的中小型减速机。平面式推力轴承必须需要高压的顶起才能试车,此结构常在国外减速机使用,国内部分厂家也使用此结构,一般用于静压润滑需求的中大型减速机。

滚子轴承一般需满足理论计算寿命不应小于80000h,计算程序为KISSsoft。滚子轴承设计时需满足减速机内部各个部位的特殊需求,例如高速轴,调心轴承一般靠近螺伞齿轮副,因此此轴承要求比较大的游隙,一般选C3规格,行星级齿轮副轴承位于行星轮内部,由于行星轮是浮动的,因此要求轴承也要有比较大的游隙,一般选C3规格。

平面推力轴承按无限寿命进行设计。平面推力轴承设计需考虑油进入的倒坡,宽径比在合理的范围内,防止热油无法顺利流出,瓦面的比压需在合理的范围内,一般来说,动压润滑最小载荷不超过2,最高载荷不超过6,静压润滑最小载荷不超过3,最高载荷不超过9.

2、立磨机的应用和发展

2.1 立磨机的应用

和传统的球磨机相比,立磨有体积小,系统简单,能耗低等优点,尤其是新型干法水泥生产线的研发成功,立磨的发展进入了新的台阶。立磨的应用场景越来越广,不只在建材行业,在磨煤,矿渣,高岭土,粉煤灰,选矿等行业也有了很大的发展,且应用的行业现在越来越多。

2.2 立磨机的发展

随着国家环保政策的日趋严厉,小型、低效率的水泥企业逐渐淘汰,集中度越来越高,大型、超大型水泥生产线成为新建项目的主流,国内众多齿轮箱制造厂家都开始研发制造大型立磨齿轮箱,额定功率越来越大,南高齿已发展出8000KW的平台。同时由于设计、材料以及计算分析能力的提升,国内的立磨减速机在同等外形的情况下,功率越来越高,同时减速机的重量已经下降到与国外减速机同一的水准。以后立磨减速机的发展方向一是小型化,减速机外形越小,功率越高,且成本越低,另一是大型化,减速机功率越来越大,将会突破10000KW,同时减速机的结构会产生大的变化,与传统的结构形式相比会有一个量的提升。

3、结束语

20世纪时立式磨机由欧美企业在中国市场垄断。RENK,FLENDER,MAAG,SEISA等设备价格高,交货期长,影响了水泥行业的发展。为满足市场需求,国内众多厂家研制大功率立磨减速机,为水泥行业技术装备的国产化,淘汰落后产能,提高节能减排和自主创新做出了贡献。

摘要:介绍了立磨减速机的结构,齿轮,轴承和箱体设计方法 ,动压润滑平面推力轴承适用于中小型减速机,静压润滑平面推力轴承适用于中大型减速机。齿轮和轴承由润滑站供应系统润滑。减速机节约能源并大大降低消耗。

关键词:立式磨机,减速机,机械设计

参考文献

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