gpl-240a型立盤過濾機改造淺論

1、· 4 0 ·有 色金屬( 選礦部 分)2 0 0 3年第 6期 G P L一2 4 0 A 型 立 盤 過 濾 機 改 造 淺論 王 向 東摘 要 ： 針對山西鋁廠 GP L 一2 4 0 A型立盤過濾機傳動系統(tǒng)存在的問題 ， 設計制造了直齒齒輪轉動系統(tǒng)代替蝸 輪蝸桿 傳動 系統(tǒng) ， 延長 了設 備的使 用壽命 和運 轉周 期 ， 滿 足 了氧化 鋁生 產的需 要 。關鍵 詞 ： 立盤過濾機； 傳動系統(tǒng)； 齒輪副

2、； 疲勞強度 ； 中心距 中圖分 類號 ： T D 4 6 2． 2文獻 標 識碼 ： A文 章 編號 ： 1 6 7 1 —9 4 9 2 ( 2 0 0 3 ) 0 6 —0 0 4 0— 0 4我廠 G P L一2 4 0 A型立 盤過濾機 的主傳 動為 蝸 輪 、 蝸桿傳動 ， 蝸輪安 裝 在 主軸 上 ， 蝸 桿兩 端各 裝一 副端軸承和一套滑動軸 承 ， 安裝在蝸 輪箱底座上 ， 蝸 桿位 于蝸輪 的正下方 ( 見圖 1 )

3、 。圖 1 蝸輪蝸桿傳動 結構 示意圖 Fi g1Di a g r a m o ft h et r a n s mi s s i o ns y s t e m o ft h ewo r m g e a r1 使 用 中存 在 的 問題 G P L一 2 4 0 A型立盤過濾機投人生產后 ， 傳 動系統(tǒng) 一 直運行不穩(wěn)定 ， 表現(xiàn)在蝸輪、 蝸桿發(fā)熱 ， 磨損嚴重 ， 蝸 桿軸滑動軸承發(fā)熱磨損膠合嚴重 ， 經(jīng)常造成 電機過載。據(jù)生產統(tǒng)計

4、 ， 一臺設 備平均每三個月就得更 換一次蝸 輪 、 蝸桿及其他傳動附件 ， 設備檢修頻繁 ， 運轉率低下 ，嚴重影響了氧化鋁生產的正常進行。2故 障分 析 通過 現(xiàn)場 調查 、 圖紙分析 、 技 術論證 ， 我們得 出發(fā)生故 障的主要原 因如下 ：蝸 輪蝸桿傳 動裝置對幾何精 度和嚙合精度要求 都較高 。原裝 置設計 不合 理 ， 蝸 輪和 蝸桿 的傳 動 中 心距不是 固定的 ， 蝸輪安 裝在立盤過濾機 主軸 上 ， 蝸 桿則安裝在

5、 與機架連 接 的殼體 上 ， 這樣 在設 備使 用 運轉 中 ， 隨著 主軸軸 瓦的磨損 ， 安裝在立盤過濾 機主 軸上 的蝸輪 中心逐漸 下降 ， 而蝸桿 軸 的 中心 固定不 動 。因此蝸 輪蝸桿 副 的中心距 離越 來越 小 ， 使 嚙合 間隙越變越小 ， 破壞 了正常的安裝精度 和嚙合 精度 ，齒 面問的油膜 也隨之破 壞 ， 從 而加 劇 了齒 面 問 的直 接摩擦磨損 ， 產生 大量 的熱 量 ， 使 潤滑 油溫 度升 高

6、 ，油溫升 高而導致潤滑油黏度 下降 ， 潤滑 油失 效 ， 又促 使磨損 加大 ， 嚴重 時還導致齒面膠合破 壞 ， 蝸 桿軸承 損壞 ， 傳 動失效 。3 改 造 與 設 計 思 路 根據(jù)故 障分析 ， 要 滿足立 盤過濾 機 的工藝 條件 和使用性能 及不改變 原設 備其 他結 構 的前 提下 ， 因 為蝸輪蝸桿傳 動的 中心距無法保 證。本著最低 限度 改動 、 經(jīng)濟高效 的原則 ， 對蝸 輪蝸桿傳動裝置進行 改 造 ， 采用

7、 電機一皮 帶傳 動一 減速 機一 直 齒 輪副 的三 級減速裝置 ( 結構見 圖 2 ) 。( 1 ) 設 計直齒 圓柱齒 副代替蝸輪蝸桿 ， 大小齒輪 采 用合理 的配置形 式 ， 小 齒輪位于大齒輪斜下方 ， 大 小齒輪 7 0 。 配置 ， 使 主軸軸 瓦 的磨 損 引起 安裝 在 主 收稿 日期 ： 2 0 0 3 ～0 7 —1 5作者 簡介 ： 王 向東( 1 9 6 7一) ， 男 ， 山西永 濟人 ， 中鋁 公 司山西

8、分 公 司檢修 分廠技 術科 工程 師 ， 山西河 津 ， 0 4 3 3 0 0維普資訊 http://www.cqvip.com · 4 2 ·有 色金屬 ( 選礦部 分)2 0 0 3年第 6期 K一 載荷分布不均 系數(shù) ；T 1 一小齒輪傳遞的扭矩， N · m， T 1 =1 0 5 4 3 ． 2 N · m；一 齒 寬系數(shù) ， 取 =0 ． 3 ；Z 1 一小齒輪齒數(shù) ， Z1 =

9、2 0 ；Y v a 一齒形系數(shù) ， 當 Z 1 =2 0時 ，=2 ． 8 ； Z 2= 1 0 0， Yv a= 2． 1 8；— 應 力 校 正 系 數(shù) ， 當 z 1 = 2 0時 ，=1． 5 5； Z2 = 1 0 0，= 1． 7 9；[] F 一 齒根彎 曲疲勞許用 應力 ， MP a 。試選 K=1 ． 2 ， 確定 [] F按公式計算 ：r ]K F N f F L i mlJLJ F— S式 中 ： KF N 一

10、 彎曲疲勞壽命系數(shù) ；吼 —齒 輪材 料 的疲 勞極 限 ， SP a ， 根據(jù) 齒 面 硬度 、 材質選 卯 = 4 5 0 ，2 =3 9 0 ；S 一疲 勞強度安全 系數(shù) ， 取 S：1 。由 N =6 0L h 公式 計算應力循環(huán)次數(shù) ；式 中： N一應 力循環(huán)次數(shù) ；， z 一齒 輪轉速 ， r ／ mi n ；一 齒輪每轉一 圈齒面嚙合 的次數(shù) ，=1 ；L ^ 一齒 輪工作壽命 ， h ( 使用壽命 1 0年 ) 。N1

11、 =6 0×1 0 ×1 ( 2×8×3 0 0×1 0 ) =2 ． 8 8×1 0N 2 = N 1齒 = 2． 8 8× 1 0- 5= 5． 7 6× 1 0 6根據(jù) N1 、 N2 查知 KF N 1 =1 ， 因此 r1LJ F 1 +lJ F 2L aJ F 一 2～ 一±2— —2： — 4 5 0+— 3 9 02=4 2 0

12、 ( M口 E ) a )把 以上數(shù) 據(jù)代 人公式得 優(yōu) 2~ 1 ． 2~ 1 0 5 4 3． 2~ 1 0 3 ~ 2． 8~ 1 ． 5 5 = 1 2． 9 6優(yōu) l Z·( 2 ) 校正計算 的模數(shù) m 小齒輪 圓周 速度 V1 -~dln 麗 l式 中： d 1 一 小齒輪直徑 ， mm；n l —— 小齒輪轉速 ， r ／ r ai n ；1 ——小齒輪 圓周 速度 ， m／ s=0 ． 1 3 6 ( m／

13、 s ) ( m／ s )一— —— 麗— ～’按 VI Z1 ／ 1 O 0 =0 ． 2 7 2 ， 選 Kv=1 ． 0 0 2 5 。按 =0 ． 3 ， 選 K朋=1 ×1 ． 0 0 2 5 X1 ． 1 =1 ． 1 0 3優(yōu) 2x 1 ． 1 0 3x 1 0—5 4 3． ．． 2x 1 0?3 x 2． 8x 1 ． 5 5 = 1 2． 6 1優(yōu) 一 _ ．?考慮磨 損 將 m 增 大 1 0 ％

14、～2 0 ％ ， 取 標 準模 數(shù) m = 1 6 。( 3 ) 校 核齒根彎 曲疲勞 強度 按公式 卯 =≤ [] F校 核 齒根 彎 曲 疲 勞強度 。式中 ： F ， 一 圓周力 ， N；6 一齒 輪寬度 ， mm， 取 b =1 0 0 。Ft 1zFt 2 ==M ==6 5 8 9 5 ( N)小 齒輪 ：：1 9 r 7 ． 1 5 <4 5 0 ( MP a ) O ' F I1 0 06一×

15、一7’大齒輪 ：：1 7 7 ． 2 6 <3 9 0 ( MP a ) O ' F 2—1 0 0×6一’a y齒 輪彎 曲疲勞強度驗證通 過。經(jīng) 以上理論計算 ， 齒輪副 的特性參數(shù) 見表 3 。表 3齒輪 副的特 性參數(shù) Ta b3Pa r a m e t e r so ft h ef e a t u r e so ft h ema t e dg e a r小 齒輪 3 2 02 01 61 0 57 0

16、 。墮 笙魚魚壅4 ． 5 三角 皮帶設計計算 4 ． 5 ． 1 確定 計算功率 P按 公式 P m=K A P 0 計算 。式 中 ： K A 一工況 系數(shù) ， 取 K A =1 ． 1 ；P n 一 電機額定 功率 ， k W ， P 0 =1 5 k W。4 ． 5 ． 2 選取 三角帶型號 ， 根據(jù) P m， 小 皮帶轉速 ， z l ，選用 C型三角皮帶 。4 ． 5 ． 3 確 定皮 帶 輪 計算 直徑 ， 根 據(jù) C型

17、皮帶 確 定 主動輪直 徑 D1 =2 0 0 mm， 則 D2 =皮 帶 D1 =1 ． 5×2 0 0=3 0 0 ( mm) 。4 ． 5 ． 4 驗算 三角皮帶速度 按公式 =~D ln 麗 lV=3 ． 1 4 ~2 0 0 ~9 7 0 ／ 6 0×1 0 0 0 ：1 0 ． 1 5 ( m／ s ) <2 5 m／ s ， 皮 帶 速度在允許范 圍內。4 ． 5 ． 5 確定 三角皮帶 的長度

18、和 中心距 ( 1 ) 按公 式 0 ． 7 ( D1 +D2 ) <n 0 <2 ( D1 +D2 ) 確 定初 步 中心距 ； 3 5 0 <a 0 <1 0 0 0初步 確 定 中心距 a n= 5 0 0 mm 。( 2 ) 確定 三角皮帶 的計算 長度 ， 按公式 Lc a =2+7 l “ ( D1 +D2 ) +代人數(shù) 據(jù) L=1 7 9 0 mm。維普資訊 http://www.cqvip.com