斗輪取料機控制電纜蝸輪蝸桿減速機改造

王立軍

摘要：目前，斗輪取料機運行時容易產生一些零件損壞的狀況，比如減速機的渦輪磨損、蝸桿軸承的損壞等。造成這種零件損壞的原因是控制電纜蝸輪蝸桿減速機在工作時螺旋傳動發生了軸向運動。為解決這一問題，減少對零件的損壞程度，提升機器的使用期限，根據斗輪取料機的實際情況進行了一些改進措施，有效解決了內部零部件的損壞問題。

關鍵詞：斗輪取料機；渦輪蝸桿減速機

1控制電纜減速機結構和故障原因分析

斗輪取料機的結構特點主要由渦、桿的螺旋升角決定，與此同時渦輪渦桿的單向傳動和反向自鎖特征也是由其決定。渦輪與電纜卷筒軸之間無法直接進行力矩傳遞，因為他們之間是通過滾動軸承相連，并沒有直接進行連接。減速器兩側的摩擦片和調整螺母之間的連接是通過鍵和螺紋來進行的，他們在運作上可以使螺紋連接與卷筒軸實現一體式轉動，當然，減速器兩側的摩擦片和渦輪端面都會經過特殊的處理和加工，主要為了使他們在彈簧的緊壓作用下可以與渦輪的兩端面進行緊密結合，進而讓接觸面之間形成一層油膜來進行摩擦力距之間的傳遞，因此對于處理和加工必須要求表面有不同深度的螺紋。

控制電纜在斗輪取料機中連接著斗輪取料機的中樞控制和各部分儀器之間的信號傳遞，在整體中的作用是非常重要的，如果控制電纜發生了故障而無法運行，則會直接導致斗輪取料機無法運行乃至癱瘓，所以說，控制電纜是取料機的核心。蝸輪蝸桿減速機主要由傳動零件蝸輪蝸桿、軸、軸承及其附件所組成的，其組成結構可分為三個部分，分別是：一箱體、二蝸輪蝸桿、三軸承與軸。蝸輪蝸桿減速機箱體在蝸輪蝸桿減速機中起著不可復制的作用，箱體支撐著固定部件，保障配件的位置正確。蝸輪蝸桿互相作用，互相受力，軸承與軸發揮的作用是動力傳遞，并且能夠提高工作效率。我國神華集團旗下一所公司所使用的斗輪取料機中的控制電纜減速機使用的是國外生產的，這種減速機的工作原理是利用減速機上方部位的電機來帶動蝸桿的轉動運行，運用蝸桿的轉動運行來帶動蝸輪的轉動。

控制電纜減速機主要運用的傳動方式是蝸輪蝸桿，但是這一方式具有一定的局限性，蝸輪蝸桿的傳動其實就是螺旋的傳動，蝸桿與蝸輪之間相互作用，蝸桿在轉動的時候會同時推動蝸輪的轉動，蝸桿轉動時蝸輪會向相反方向轉動，從而形成了一定的軸向力。承重越大，軸向力也就越大，蝸輪蝸桿及其他部件就會出現有磨損的地方，時間長了，磨損嚴重，精確度也會隨之降低，還會伴隨有噪音出現。設備工作會產生較高的溫度，這是由于設備零件之間的摩擦產生的，溫度增高會使設備內的潤滑油體積增大，潤滑油的密度會縮小，油質會變得更稀，從而容易造成潤滑油的泄露。

由于這種控制電纜蝸輪蝸桿減速機的蝸輪和蝸桿分別是用青銅材料和硬度較高的鋼材制成的，所以，隨著機器的長期使用，蝸輪和蝸桿相接觸的部分會出現一定程度的磨損。因為磨損而產生的金屬屑會下沉到減速機的底部，所以影響了底部零件的運行，從而造成了一定成度的磨損問題，這樣支撐軸承的損壞等一系列零件損壞的問題就會發生。

2改造方案

2.1改造思路 通過以上對控制電纜減速機結構和故障原因的分析，表明出現故障的主要問題是蝸桿的軸向運動，如果能夠對減速機中蝸桿的軸向運動進行阻止，那么就能夠把所出現的一系列問題解決。通過對控制電纜減速機結構的研究，發現此次研究的減速機蝸桿下面雖然已經運用了固定螺母，但是問題還是沒有從根據上得到解決，雖然運用固定螺母防止了蝸桿向上的軸向運動，但并沒有阻止蝸桿的向下軸向運動。

蝸桿的向下軸向運動是造成零件損壞的原因，所以為了使蝸桿停止向下的軸向運動，采取了以下措施。根據蝸輪蝸桿減速機的具體結構和大小，增設一套裝置防止蝸桿的軸向運動。這一套裝置的工作原理是間接的在減速機蝸桿的軸頭上放置推力球軸承裝置，通過此裝置來達到防止減速機蝸桿的向下軸向運動。

2.2改造方案 為了克服減速器中軸向力的影響，我們可以選擇的最直接的方案是將向心推力軸承進行推廣使用，它不僅可以承受徑向載荷又可以承受軸向載荷，但是我們必須要保證它在承受徑向載荷能力的運作過程中不能小于原來軸承的數值，當然，這個理論建議我們是通過徑向載荷的原設計中經計算得來的。在滿足上述條件的基礎下，我們可以選擇的軸承尺寸一般來說都不符合原始安裝的尺寸。當然，我們也可以選擇在蝸桿直徑不小于原尺寸的條件下更換新蝸桿的方法，這種方法的優點是可以滿足所選軸承的安裝尺寸，同時也能對機體上的軸承孔進行加工。

2.3改造步驟 以下是對蝸輪蝸桿減速機蝸桿的固定方式進行改造，具體改造措施如下：使用四條型號為M8×25的螺栓，連接在蝸桿下方的蝸輪蝸桿減速機箱體之上；將帶有頂尖的軸件安裝在減速機蝸桿的底部，頂尖向上并插入減速機蝸桿低端位置的盲孔里面；在蝸輪蝸桿減速機蝸桿的下部分安裝上述中所說的推力球軸承，并且要讓推力球軸承伸出軸頭2毫米；推力球軸承的下半部分使用螺桿直接作用于推力球軸承，防止蝸輪蝸桿減速機蝸桿作向下的軸向運動；最后使用平墊和鎖母對調節螺桿進行強化固定。

法蘭盤，長度為85毫米，直徑為130毫米，運用的材質是45#鋼。法蘭盤要根據減速機的結果進行加工，通過對減速機結構的研究和對推力球軸承的測量把法蘭盤的上方打孔，打孔的直徑是68毫米，長度是45毫米，下方加工成螺紋孔，螺紋孔的長度是40毫米；推力球軸承，通過以上對減速機結構的研究，最后確定選用的是51307推力球軸承，減速機的蝸桿直徑是70毫米，渦輪直徑是270毫米，傳動比是90，再計算出蝸桿所受的軸向力；一個頂部帶尖的金屬圓盤，所使用的的金屬材料同樣是45#鋼，此金屬圓盤的作用是連接蝸桿與推力軸承，在連接的過程當中同時也傳遞了壓力；墊片，直徑為70毫米，厚度是5毫米，材質同樣為45號鋼；緊固螺母，直徑是64毫米，厚度是50毫米，材質是45號鋼；調節螺栓，直徑是64毫米，長度是75毫米，調節螺栓也需要根據減速機的結果進行改進加工，上方加工成螺紋，下方加工成38毫米的方頭，材質是45號鋼，對調節螺栓的改進方便了以后的使用，同時也對調節蝸桿的游隙具有很大的幫助。對設備的保養維護：在裝置安裝的時候對蝸輪蝸桿減速機的部件和箱體施加的壓力嚴禁超過其承載的限制，并滿足機械部件之間的各項指標，如垂直、傾斜的角度等；更換潤滑油的周期，改裝完成后初次使用，在設備運行時間達到四百小時的時候要更換潤滑油，之后的更換潤滑油的間隔時間控制在四個小時左右即可；對蝸輪蝸桿減速機內的潤滑油量進行定期的檢查，隨時保持蝸輪蝸桿減速機內有足夠運行使用的潤滑油量；對于蝸輪蝸桿減速機外部的各種粉塵、油污等及時清理，這樣有利于設備的散熱。

總結：

通過對蝸輪蝸桿減速機進行改造之后，解決了斗輪取料機控制電纜蝸桿的軸向運動問題，使零件的損壞程度得到明顯的改善，同時提升了支撐軸承的使用期限，有效的提高了蝸輪蝸桿減速機的使用效率。這種改進措施經過一年以上的時間實踐，設備運行期間一切正常，還消除了一些如設備運行時產生的震動問題等，所以，此次對于蝸輪蝸桿減速機的改進措施是切實可行的。

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