提升機(jī)減速機(jī)高溫原因分析及整改措施研究

婁巖文

（山東東華水泥有限公司淄博萬華分公司，山東 淄博 255000）

水泥粉磨站輥壓機(jī)熟料提升機(jī)減速機(jī)夏季油溫高，處于高溫報(bào)警狀態(tài)，增加了故障風(fēng)險(xiǎn)。提升機(jī)傳動(dòng)方式為雙驅(qū)動(dòng)模式，即2 臺(tái)減速機(jī)同時(shí)帶動(dòng)提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，減速機(jī)分東西兩側(cè)擺放，電機(jī)功率160kW，高速軸轉(zhuǎn)速1500rpm，低速軸轉(zhuǎn)速15.05rpm，油浴潤滑，在用油CKD320 齒輪油，加油量230L。提升輥壓機(jī)出口熟料，安裝于38m 高空、露天，常年受環(huán)境溫度、熟料高溫影響，尤其是夏季高溫陽光直射及高溫熟料輻射傳導(dǎo)熱量，減速機(jī)無冷卻水降溫。進(jìn)入5月份處于高溫運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)入6～8月份處于高溫報(bào)警狀態(tài)，只能靠軸流風(fēng)機(jī)降溫，減速機(jī)高速Ⅰ-Ⅱ道軸承每年有2～3 個(gè)月溫度超過80℃，油溫有2～3 個(gè)月超過70℃，安全運(yùn)行受到極大考驗(yàn)。冬季處于水泥銷售淡季可對減速機(jī)進(jìn)行檢修及換油，夏季減速機(jī)軸承處于高溫狀態(tài)、故障頻發(fā)，一直是困擾企業(yè)的難題。經(jīng)過對軸承故障、齒面膠合、潤滑用油進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)軸承、齒輪故障均與潤滑有關(guān)，軸承故障出現(xiàn)前，油溫長期處于高溫狀態(tài)，對軸承、齒面磨損加劇，最終引發(fā)故障發(fā)生。針對減速機(jī)高溫問題制定解決措施，整改后消除了減速機(jī)高溫和故障隱患。

1 軸承與齒輪故障

1.1 軸承與齒輪故障

2020年5月2 日，巡檢人員日常巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)東側(cè)減速機(jī)Ⅱ道軸承聲音異常、振動(dòng)大，測量軸承端蓋溫度86℃，維修人員打開減速機(jī)觀察口發(fā)現(xiàn)Ⅱ軸軸承已損壞，滾柱燒結(jié)，如圖1 所示。在線更換軸承，但是更換軸承后減速機(jī)異音未消失。2020年5月7 日，在例行檢查西側(cè)減速機(jī)過程中，打開減速機(jī)箱體發(fā)現(xiàn)Ⅱ道軸軸承也損壞1 盤。對東臺(tái)減速機(jī)再次開蓋檢查齒輪、軸承，發(fā)現(xiàn)減速機(jī)Ⅱ軸齒輪齒面寬度有長22mm 膠合、燒結(jié)痕跡，Ⅲ道軸齒面與Ⅱ軸齒面嚙合處有輕微膠合，如圖2 所示，檢查其他齒面均有不同程度點(diǎn)蝕，麻點(diǎn)疲勞剝落，非工作面點(diǎn)狀銹蝕。

圖1 軸承滾柱燒結(jié)

圖2 齒面燒結(jié)

1.2 軸承更換

領(lǐng)取軸承檢查外觀完好、無銹蝕，測量出廠游隙，符合標(biāo)準(zhǔn)。停機(jī)對東西減速機(jī)膠合、燒結(jié)的軸承和齒輪進(jìn)行更換，軸承放入油池加熱油溫至100℃取出裝配，安裝后又對軸承安裝游隙進(jìn)行測量，符合要求，減速機(jī)檢修更換軸承和齒輪投運(yùn)后，噪音、振動(dòng)雖已消除，但是油溫沒有降下來，從6月4 日開始出現(xiàn)持續(xù)高溫，7月2 日14:00 時(shí)，Ⅱ道軸軸承端蓋溫度86℃，軸承內(nèi)部實(shí)際溫度86℃+15℃=101℃，夜間軸承溫度72℃。點(diǎn)檢記錄如表1。

表1

從表1 中溫度記錄數(shù)據(jù)看，夏季減速機(jī)及油溫非常高，潤滑和散熱效果較差，油膜厚度降低，直接影響減速機(jī)使用壽命，甚至造成設(shè)備故障和事故。

1.3 在線用油取樣檢測分析

7月2 日，對在用油取樣檢測分析：粘度為165cst，機(jī)雜0.05%，水分500ppm，酸值0.25mgKOH/g，元素分析Fe55ppm，Cu18ppm，Ca32ppm，Si23ppm。 粘 度 由320cst降為165cst，可能原因長期高溫運(yùn)行，齒輪剪切，油膜破裂；酸值由0.55～0.6 降為0.25mgKOH/g，說明油中添加劑消耗殆盡，抗氧性降低，引起非工作齒面銹蝕；油中Fe 含量55ppm，來源于齒面和軸承磨損的可能性較大；Cu 含量18ppm，主要來源于軸承銅保持架磨損，對軸承的危害較大，造成軸承滾柱與保持架配合間隙加大，運(yùn)行中振動(dòng)、噪音異常。

2 軸承與齒輪磨損原因分析

2.1 環(huán)境溫度和熟料高溫

夏季進(jìn)場熟料溫度120～150℃，雖經(jīng)入庫倒運(yùn)散熱，由輥壓機(jī)破碎后，進(jìn)入提升機(jī)溫度仍達(dá)80～100℃，造成設(shè)備溫度高，由提升機(jī)主軸傳遞到減速機(jī)低速軸溫度升高。破碎后的粉料進(jìn)入提升機(jī)料倉，因銷軸與軸套、粉料混合于料倉內(nèi)部，微分滲透到鏈條兩側(cè)的銷軸和軸套引起磨損，提升機(jī)負(fù)荷加大，經(jīng)過調(diào)取DCS 數(shù)據(jù)監(jiān)控對比分析，重新更換提升機(jī)料斗到夏季運(yùn)行，運(yùn)行電流變化幅度達(dá)10～15A。減速機(jī)為露天、高空安裝，環(huán)境溫度高，減速機(jī)潤滑方式油浴潤滑，沒有冷卻系統(tǒng)。夏季受到日曬吸熱，環(huán)境溫度高達(dá)50～55℃，箱體溫度高于80℃，通過軸流風(fēng)機(jī)冷卻降溫，降溫效果不良。

2.2 滾動(dòng)軸承失效與游隙分析

停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈、外圈有磨損痕跡，2～3 個(gè)滾柱有不同程度燒結(jié)。軸承安裝時(shí)內(nèi)圈與主軸屬于過盈配合，長期工作在高溫環(huán)境下，外圈受熱膨脹縮小，測量軸承端蓋溫度86℃，軸承內(nèi)部實(shí)際溫度與端蓋相差15℃，軸承實(shí)際溫度101℃，在100℃時(shí)內(nèi)圈熱膨脹致使軸承游隙縮小，造成軸承發(fā)熱膠合、燒結(jié)，抱死，使軸承提前失效。Ⅱ道軸軸承滾柱燒結(jié)塌架主軸下沉導(dǎo)致Ⅱ軸齒面與Ⅲ軸齒頂嚙合異常破壞油膜而燒結(jié)嚙合齒面。

2.3 減速機(jī)用油分析

用油CKD320 重負(fù)荷閉式齒輪油，礦物級。傾點(diǎn)-8℃，四球機(jī)燒結(jié)負(fù)荷245kg，適合工作溫度65℃以下，如高于70℃，氧化速度加快，油品壽命降低，需頻繁換油，方能保持減速機(jī)軸承、齒輪安全運(yùn)行。夏季油溫長期保持在80℃左右，氧化速度快，Ⅱ道軸承處轉(zhuǎn)速1400～1450rpm，油膜強(qiáng)度、四球機(jī)燒結(jié)負(fù)荷大大降低，引起軸承異常磨損壽命降低，嚴(yán)重時(shí)引起軸承滾柱燒結(jié)。軸承磨損、膠合發(fā)出了與原有頻率不同的異常聲音和振動(dòng)異常，又會(huì)引起溫度再次升高，直至軸承膠合、抱死。CKD320 齒輪油是在油溫40℃下運(yùn)動(dòng)粘度是320cst，油膜厚度良好，但是隨著油溫的逐漸升高，油品老化速度加快，油膜強(qiáng)度和潤滑性能越來越低，當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，粘度還有48.2cst，油膜強(qiáng)度還有15%，油膜無法形成，滾柱與內(nèi)外圈、保持架直接接觸，造成摩擦熱更高，軸承嚴(yán)重磨損，引起軸承振動(dòng)、聲音異常。軸承振動(dòng)和聲音異常根本原因來自于潤滑不良，油品老化變質(zhì)，潤滑性能降低，換油不及時(shí)引起軸承磨損、膠合、燒結(jié)。由此推斷，潤滑不良是軸承磨損故障高的主要原因，設(shè)備短時(shí)間內(nèi)頻繁停機(jī)清洗換油，影響到設(shè)備安全運(yùn)行，所以CKD320 齒輪油不適合該減速機(jī)潤滑需求。

3 減速機(jī)潤滑整改措施

3.1 提升減速機(jī)潤滑油品質(zhì)

選用適合高溫、重載荷的合成齒輪油，抵抗重載荷的同時(shí)耐高溫。根據(jù)考察、調(diào)研，選用適合減速機(jī)高溫的合成齒輪油 BESLUX GEARSINT 320，粘度320cst，粘度指數(shù)184，工作溫度-30～120℃，傾點(diǎn)-40℃，四球機(jī)燒結(jié)負(fù)荷315kg。合成齒輪油 BESLUX GEARSINT 320 與CKD320 技術(shù)性能對比，應(yīng)用BESLUX GEARSINT 320 更適合減速機(jī)潤滑用油，有效的保護(hù)齒面和軸承潤滑，夏季減速機(jī)油溫可降低8～10℃，按換油周期5年計(jì)算，軸承壽命8～10年，齒輪壽命10年。

3.2 在用油檢測與油品凈化

設(shè)定6 個(gè)月對在用油粘度、機(jī)雜、水分、酸值進(jìn)行監(jiān)測分析，使之符合要求。因減速機(jī)處在高空、露天，天氣干燥，空中粉塵大，極易通過通氣孔進(jìn)入減速機(jī)油箱，雨雪天氣及冬夏季溫差大油箱內(nèi)部產(chǎn)生冷凝水，增加油中水分含量。在減速機(jī)側(cè)增加一套油品凈化系統(tǒng)，對減速機(jī)油箱定時(shí)過濾凈化油中污染、磨損顆粒和水分，保持油中機(jī)雜0.02%以下，水分300ppm。

3.3 潤滑技術(shù)升級實(shí)施效果

2020年7月6 日對上述兩臺(tái)提升機(jī)減速機(jī)用油更換為BESLUX GEARSINT 320 合成油，潤滑系統(tǒng)改造后，選取7～10月各部軸承端蓋和油溫點(diǎn)檢記錄分析，夏季軸承溫度和油溫普遍降低10℃。減速機(jī)運(yùn)行良好，軸承無振動(dòng)，噪音明顯降低。換油后軸承各部和油溫情況如表2。

表2

減速機(jī)潤滑改造后效果非常明顯，完全達(dá)到了預(yù)期的目的，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無異音，檢查齒面油膜良好，油液清亮，未發(fā)現(xiàn)有異常情況。

4 結(jié)語

通過提高提升機(jī)減速機(jī)的潤滑油品質(zhì)，提升潤滑管理，減速機(jī)油溫降低；提升油品清潔度，故障消除；充分驗(yàn)證了機(jī)械設(shè)備故障的源頭是潤滑不良造成的，潤滑做好了，軸承、齒輪間摩擦系數(shù)就會(huì)降低，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，壽命增加，才能更好地為生產(chǎn)服務(wù)。