2.2　　對(duì)剝落的齒條進(jìn)行理化分析

2.2.1　　硬度檢查　　根據(jù)齒條剝落的情況,在齒條的齒頂表面位置和齒條中間芯部位置進(jìn)行洛氏硬度(HRC)測定。測定結(jié)果見表1。

表1　齒條硬度測定結(jié)果HRC

　　根據(jù)結(jié)果可知,齒輪軸齒頂表面硬度偏高,低速軸齒輪適中(工藝規(guī)范為HRC56～62),內(nèi)外差異是屬于齒表面滲碳淬火處理后的正常情況。

2.2.2　　化學(xué)成分分析　　對(duì)四個(gè)齒條的齒表面及芯部不同位置取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析。化驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　化學(xué)成分分析結(jié)果　%

　　從化驗(yàn)結(jié)果可知,材料芯部成分還是比較均勻的,齒頂部含碳量偏高是由于齒面進(jìn)行了滲碳處理,不同的是中間齒輪軸滲碳量高了一些。

2.2.3　　低倍組織檢查　　由于問題發(fā)生在中間齒輪軸上,因此對(duì)該軸進(jìn)行橫向切片,做低倍酸洗宏觀檢查。如圖所示,中心疏松區(qū)域偏移左方2/3的區(qū)域,并微微可見方框形偏析。 

齒輪軸切面圖

而右方偏析狀重于左側(cè),在邊沿有三個(gè)空洞,可分析為是內(nèi)夾雜經(jīng)切削酸洗后留下的痕跡。而左側(cè)五個(gè)齒的表面接觸狀況良好,有輕微的點(diǎn)蝕現(xiàn)象,經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)跑合后,接觸面擴(kuò)大,接觸應(yīng)力相應(yīng)降低,點(diǎn)蝕停止發(fā)展,是允許的停留性點(diǎn)蝕。而有問題的第八齒(即1號(hào)齒條)正好在右側(cè),這也是反映出作為齒輪軸的材料,在鍛打壓力加工制造過程中,圓鋼中心線偏移或原材料進(jìn)廠切頭不足造成的。

2.2.4　　金相顯微組織檢查　　僅取1號(hào)樣做金相組織分析,觀察到其氧化物2.5級(jí),硫化物3.0級(jí),有硅酸鹽夾雜兩處,很顯然非金屬夾雜物是不合格的(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范≤2.5級(jí))。

　��從以上分析可知,中間齒輪軸(20CrMnTi)材料質(zhì)量有問題,內(nèi)部成分不均,加工制造過程及熱處理過程不當(dāng)?shù)染C合因素造成顯微晶面裂紋。超負(fù)載運(yùn)行時(shí),微觀裂紋穿晶擴(kuò)展,導(dǎo)致宏觀裂變,造成齒條斷裂。其光亮斷口,也可證實(shí)這一點(diǎn)。

3　　減速機(jī)技術(shù)性能參數(shù)校核

　　硬齒面減速機(jī)多用于輕紡機(jī)械加工行業(yè)。近年來冶金企業(yè)也逐步采用,在原料皮帶輸送工藝中采用較多,而作為軋鋼設(shè)備中軋機(jī)列的主減速機(jī)使用還較少。因此,減速機(jī)的承載能力除受機(jī)械強(qiáng)度功率和熱平衡許用功率兩方面的限制外^〔1〕,還必須特別注意軋機(jī)運(yùn)行的惡劣環(huán)境。在選用該型式的減速機(jī)時(shí),應(yīng)考慮環(huán)境、溫度、負(fù)載多變等因素的影響。

3.1　　工藝、設(shè)備、技術(shù)參數(shù)

3.1.1　　生產(chǎn)工藝負(fù)載參數(shù)　　1號(hào)軋機(jī)列:為φ318mm閉口式帶鋼二輥軋機(jī),軋制力P為1000kN;主電機(jī): N為570kW, n為740rpm;軋輥?zhàn)畲笾睆?SPAN lang=EN-US>D_max為φ340mm,輥寬度B為450mm;產(chǎn)品規(guī)格:寬度b為80～186mm,厚度σ為2.0～3.5mm。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程計(jì)算得到軋制力, P_理想為856 kN。但是在生產(chǎn)實(shí)際中受溫度、環(huán)境及調(diào)整因素諸方面的影響,往往有P_實(shí)際大于P_理想��,故以原軋機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)名義軋制力P (1000kN)為基準(zhǔn)。簡單計(jì)算軋制力矩(M_z)和有效功率(P₁)作為進(jìn)行定性分析的參考數(shù)據(jù)。

　　根據(jù): M_z=2PΨ ( Δh·R )^1/2〔1〕(1)

式中　P　——名義軋制力,1000 kN;��

　　�う�h　——絕對(duì)壓下量,6.5 mm;��

　　�う�　——力臂系數(shù),熱軋取0.5;

　　��R　——軋輥半徑,170 mm。��

　　��得:M_z=33.24��(kN·m��)。

根據(jù):��P₁=M_z·ω^〔1〕(2)

式中　P₁——有效功率;

　　�う�　——軋輥角速度。

　　��得:P₁=229.9 (kW)。

3.1.2　　減速機(jī)技術(shù)性能參數(shù)　　主減速機(jī):ZLY450,中心距為765mm、速比為11.2、熱平衡許用功率P_c1為226kW、機(jī)械強(qiáng)度許用公稱功率P₀為737kW。

3.2　　對(duì)減速機(jī)校核計(jì)算

3.2.1　　機(jī)械功率(P_2m)校核根據(jù):��

　　　P_2m=P₂·K_A·K_B^〔2〕��(3)

式中　P₂——計(jì)算功率,即有效功率P₁,229.9kW;

　　��K_A——工況系數(shù),1.5;

　　��K_B��——安全系數(shù),1.5。

　　��得:P_2m=517.3(kW)。

　　��查表知公稱輸入功率P₀為737kW^〔2〕,則:P_2m＜P₀

　　��這說明該減速機(jī)的機(jī)械功率可以滿足要求。

3.2.2　　熱功率(P_2t)校核根據(jù):��

　　　P_2t=P₂·f₁·f₂·f₃(4)

式中　f₁　——環(huán)境濕度系數(shù),1.35;

　　��f₂——載荷率系數(shù),0.86;

　　��f₃——公稱功率利用系數(shù),1.5^〔1〕。

　　得:P_2t=400.4(kW)��。

　　查表知熱功率P_c1為226kW^〔1〕,則:P_2m＞P_c1��

　　這說明該減速機(jī)的熱功率不能滿足要求。

　��根據(jù)以上簡單計(jì)算定性分析可知,該型式的減速機(jī)熱功率不能滿足生產(chǎn)實(shí)際要求,選用這種型式規(guī)格的減速機(jī)是不合適的。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范選用ZLY630方能適應(yīng)(其P_c1為430kW)。

4　　措施

　��根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，采取以下措施：��

　　(1)與生產(chǎn)廠家協(xié)商,將中間齒輪軸的材料由20CrMnTi改為20CrMnMo,以提高其綜合機(jī)械性能,延長壽命。

　��(2)調(diào)整壓下量,減輕負(fù)載杜絕低溫軋制,從而保證不會(huì)因軋制力過大,而使減速機(jī)熱功率值下降。

　��(3)改善減速機(jī)環(huán)境條件,采取強(qiáng)制吹風(fēng),促使減速機(jī)體油溫降低等。

　　(4)細(xì)心維護(hù)操作,加強(qiáng)點(diǎn)檢,保證潤滑冷卻油量,并及時(shí)更換介質(zhì),以保證油質(zhì)性能。

　��(5)計(jì)劃增加油路循環(huán)設(shè)施;外加油箱油泵以流動(dòng)的油液取代小容量機(jī)體油池不動(dòng)油,進(jìn)一步降低冷卻,上噴油也同時(shí)提高潤滑能力,改善接觸狀態(tài)。

5　　結(jié)束語

��　通過分析認(rèn)為減速機(jī)疲勞損壞的原因,一是由于該減速機(jī)加工制造過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題;二是工藝設(shè)備選型有誤,熱功率不能滿足生產(chǎn)工藝的要求,造成實(shí)際運(yùn)行過程中負(fù)載量大,隱蔽缺陷逐漸暴露出來,導(dǎo)致最終齒輪付接觸疲勞損壞,齒條剝落斷裂,設(shè)備報(bào)廢。因此，軋機(jī)硬齒面減速機(jī)的選用必須慎重。