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摘 要：辊磨减速机在运行的过程中如未能及时发现问题并对其作一定的处理，都将使内部零件受到一定的损坏。本文结合实际案例对辊磨减速机的维修方案进行了分析研究。
关键词：辊磨减速机；故障分析；维修方案
引言
辊磨是低耗节能的粉磨设备，作为核心传动件的减速机是确保辊磨正常运行的保证。由于高能耗的设备逐步被相对节能的设备替代，所以维修改造项目日益增多，但要提高减速机维修改造的市场的竞争力，就需要对磨减速机的维修方案进行研究。
1.辊磨减速机的维修方案
方案1回厂维修：减速器接收——减速器解体——减速器各部件清理及检查，确定损坏件并分析损坏原因——确定维修内容——检测损坏件并测绘——生产、外购零部件——整机装配、跑合、涂装。
方案2现场维修：减速器现场拆卸、清理———根据减速器内部损坏情况确定维修内容——损坏的非标件现场或发回公司检测并测绘、损坏的标准件记录型号尺寸——生产、外购零部件——将生产、外购件发用户现场，组装减速器——现场空载试运行。
方案3重做替换：用户提供减速机安装尺寸或检测人员在用户现场测绘——根据用户提供的技术参数及外形安装尺寸设计减速机——整机生产——发用户现场，替换原有减速机。
2.逆向工程
常规的减速机设计制造是根据用户提供的技术参数或外形尺寸要求设计减速机，形成工程图后生产加工，最后至成品，这个过程为顺向工程。而在维修国内外各厂家的减速机时，用户往往提供不出产品的外形尺寸以及内部零件尺寸参数，这就需从实物出发运用反求手段得到必要参数，再形成图纸生产，这就是逆向工程。
2.1减速机维修逆向工程步骤
对于减速机零部件的逆向工程步骤一般采用：测量→绘图→制造。早期维修减速机都是通过运用常规量具（卷尺、游标卡尺、深度尺等）测量零部件，并绘制图纸。这种方法工作效率低且对于各类曲面都无法精确测量。而运用自动化测量仪器测量零部件，再将数据导入计算机中处理获得的相关参数，可以高效准确地描述被测件，从而提高维修效率，降低用户由于设备不能正常运行造成的损失。
2.2逆向工程的软硬件设备
逆向工程的发展主要是由测量工具和计算机数据处理技术的发展推动的。根据企业现有情况，采用普通量具+自动化测量仪+设计软件等软、硬件设备结合使用的方法实现维修零部件的反求。
（1）普通量具。卷尺、游标卡尺、千分尺、深度尺等用于获得损坏零件的基本尺寸参数，现阶段这些工具是维修减速机必备的。
（2）自动化测量仪。包括：关节臂测量仪、三坐标测量仪、光谱仪、硬度检测仪等。关节臂测量仪（图1a）便于携带，可测量不同零部件的外形尺寸和形位公差。三坐标测量仪（图1b）的检测范围包括：可检测螺旋伞齿轮，评价齿面形状、齿节、齿面跳动、螺旋角等；可检测圆柱齿轮，根据国家标准对齿轮进行评价；可检测各种复杂箱体和零部件的形位公差等。光谱仪可根据零件中的合金含量，快速了解零件的材质。配合硬度测量仪可以了解零件的表面硬度从而推断零件的热处理情况。以上检测信息都是设计人员必须收集的重要数据。
设计软件。包括：齿轮参数计算软件、二维、三维设计及分析软件。将检测获取的数据输入专用齿轮计算软件中，得到的齿形参数再与三坐标测量仪检测拟合出的曲面比对，直至吻合。最后再运用二维或三维设计软件得出零件优化模型，用于生产加工。
3.案例介绍
3.1立磨减速机的维修改造
立磨减速机由国内知名厂家生产，使用时间5年。减速机技术参数：输入功率500kW，输入转速990rpm，速比33.39，轴向静负荷6000kN，轴向动负荷16600kN。减速机传动结构：锥齿轮副+平行齿轮副+行星齿轮副的三级传动。立磨减速机现场及损坏件见图2。损坏部件包括：太阳轮、中间轴、内齿套。
减速机事故原因分析：由于行星传动减速机的均载需求，中间轴、太阳轮与内齿套联接处的齿形通常设计为鼓形齿。但鼓形齿的加工精度常常不易保证，齿面精度等级在8～9级，通过计算发现鼓形齿处的强度是整机各齿轮传动最薄弱的，经过一定时间的运行，产生偏载摆动后齿部到达疲劳极限此处必然最先失效。
维修方案：①更换太阳轮1只，材料选用17CrNiMo6，渗碳淬火，齿根喷丸强化，与行星轮啮合齿面磨齿修形，鼓形齿增加齿数，滚齿后高频淬火；②更换中间轴1只，材料选用42CrMoA，鼓形齿增加齿数，滚齿后高频淬火；③更换内齿套1只，材料选用42CrMoA，调质处理。优化方法是在不影响安装的前提下，通过增加齿数、增大鼓形齿位移圆半径等方法，加强鼓形齿的强度。
太阳轮齒形参数的确定方法：由于更换的太阳轮需与原行星轮啮合，就需要确定齿轮的齿数、模数、公法线、压力角等参数。具体步骤为：①用常规量具测得除齿形参数以外的零件尺寸；②用光谱仪及硬度测量仪获得零件的材质和硬度数据；③用关节臂测量仪检测行星架上各行星轮孔的距离，以此来确定齿轮传动的中心距；④运用齿轮计算软件，计算齿轮参数；⑤将计算参数输入三坐标测量仪，进行实物比对，最终确定太阳轮的准确参数。
3.2辊压机减速机的维修改造
减速机原生产厂家：FLENDER，使用10年，减速机型号：P2SA23。减速机的设计参数：输入功率475kW，输入转速1440rpm，减速机速比71.322。减速机传动结构为：一级平行轴传动+二级行星传动。其主要部件包括：各级齿轮、箱体、行星架、轴承、油封等（图3）。
损坏部件包括：二级太阳轮、二级行星轮、内齿圈、中箱体及二级行星轮轴承。
减速机事故原因分析：减速机的二级行星传动中各齿轮安全强度相对较低，由于辊压磨工作时冲击较大，二级行星传动各齿轮抗冲击能力也较差。零件的损坏过程是：二级太阳轮由于齿数少，接触频次高，经过长期运行后，齿面不断磨损后产生点蚀，首先出现断齿；随后行星轮、内齿圈被太阳轮剥落的材料挤压损坏了齿面；由于二级行星传动中各齿轮不正常的运行，造成中箱体受力过大，其薄弱处产生断裂；行星轮内的轴承也由于齿轮的偏载而损坏。
减速机的强度计算分析：KA=1时，一级平行轴弯曲强度SF=4.6；一级太阳轮弯曲强度SF=4.1；二级太阳轮弯曲强度SF=2.8。可以发现减速机的齿轮强度最薄弱的环节就是二级太阳轮，经过多年的使用此处齿轮失效与理论计算相符合。
减速机维修方案：①更换二级太阳轮1只，材料选用锻件18CrNiMo7-6，齿面渗碳淬火，齿根喷丸强化，齿面磨齿并修形；②更换二级行星轮3只，材料、热处理及精加工同二级太阳轮；③更换二级内齿圈1只，材料选用42CrMoA，齿面调质+高频淬火，齿面磨齿；④更换中箱体1只，材料选用ZG270～500，去应力退火处理，在不改变中箱体安装尺寸的前提下优化设计，使其更加可靠；⑤更换二级行星轮轴承、减速机所有油封。
箱体的优化过程：首先，测绘原有中箱体，并在三维软件中建模；再对模型进行有限元分析，定义中箱体材料、施加载荷、划分网格、运行计算，得到现有零件的应力、应变、位移云图，发现图4中箱体断裂处也是应力变形最大的位置；最后通过设定优化目标值，对中箱体的薄弱处尺寸作改进设计。分析比较改进前后的中箱体应力见图4，可见中箱体的危险截面处的应力值由27.6MPa降低到23.2MPa，而模型只增加了约3%，优化后的中箱体提高了可靠性。
4.结语
综上所述，随着新建项目数量的大大减少，辊磨作为低耗节能的粉磨设备逐渐被使用替代管磨，并在减速机维修市场中占有较大比重。而作为设计人员应具体分析减速机损坏的情况，来优化设计薄弱的零部件从而提高整机的可靠性，进而提高辊磨减速机的维修效率。
参考文献：
[1]JLP220立磨减速机故障分析及解决措施[J].张秀全，张中国.中国水泥.2015（01）
[2] 辊磨减速机输出法兰螺栓和销子断裂分析及解决措施[J].张秀全， 张中国.水泥技术，2016，（1）.
[3] MLS3626立磨抬辊改造[J].丁浩.水泥工程，2016，（4）.
关键词：辊磨减速机；故障分析；维修方案
引言
辊磨是低耗节能的粉磨设备，作为核心传动件的减速机是确保辊磨正常运行的保证。由于高能耗的设备逐步被相对节能的设备替代，所以维修改造项目日益增多，但要提高减速机维修改造的市场的竞争力，就需要对磨减速机的维修方案进行研究。
1.辊磨减速机的维修方案
方案1回厂维修：减速器接收——减速器解体——减速器各部件清理及检查，确定损坏件并分析损坏原因——确定维修内容——检测损坏件并测绘——生产、外购零部件——整机装配、跑合、涂装。
方案2现场维修：减速器现场拆卸、清理———根据减速器内部损坏情况确定维修内容——损坏的非标件现场或发回公司检测并测绘、损坏的标准件记录型号尺寸——生产、外购零部件——将生产、外购件发用户现场，组装减速器——现场空载试运行。
方案3重做替换：用户提供减速机安装尺寸或检测人员在用户现场测绘——根据用户提供的技术参数及外形安装尺寸设计减速机——整机生产——发用户现场，替换原有减速机。
2.逆向工程
常规的减速机设计制造是根据用户提供的技术参数或外形尺寸要求设计减速机，形成工程图后生产加工，最后至成品，这个过程为顺向工程。而在维修国内外各厂家的减速机时，用户往往提供不出产品的外形尺寸以及内部零件尺寸参数，这就需从实物出发运用反求手段得到必要参数，再形成图纸生产，这就是逆向工程。
2.1减速机维修逆向工程步骤
对于减速机零部件的逆向工程步骤一般采用：测量→绘图→制造。早期维修减速机都是通过运用常规量具（卷尺、游标卡尺、深度尺等）测量零部件，并绘制图纸。这种方法工作效率低且对于各类曲面都无法精确测量。而运用自动化测量仪器测量零部件，再将数据导入计算机中处理获得的相关参数，可以高效准确地描述被测件，从而提高维修效率，降低用户由于设备不能正常运行造成的损失。
2.2逆向工程的软硬件设备
逆向工程的发展主要是由测量工具和计算机数据处理技术的发展推动的。根据企业现有情况，采用普通量具+自动化测量仪+设计软件等软、硬件设备结合使用的方法实现维修零部件的反求。
（1）普通量具。卷尺、游标卡尺、千分尺、深度尺等用于获得损坏零件的基本尺寸参数，现阶段这些工具是维修减速机必备的。
（2）自动化测量仪。包括：关节臂测量仪、三坐标测量仪、光谱仪、硬度检测仪等。关节臂测量仪（图1a）便于携带，可测量不同零部件的外形尺寸和形位公差。三坐标测量仪（图1b）的检测范围包括：可检测螺旋伞齿轮，评价齿面形状、齿节、齿面跳动、螺旋角等；可检测圆柱齿轮，根据国家标准对齿轮进行评价；可检测各种复杂箱体和零部件的形位公差等。光谱仪可根据零件中的合金含量，快速了解零件的材质。配合硬度测量仪可以了解零件的表面硬度从而推断零件的热处理情况。以上检测信息都是设计人员必须收集的重要数据。
设计软件。包括：齿轮参数计算软件、二维、三维设计及分析软件。将检测获取的数据输入专用齿轮计算软件中，得到的齿形参数再与三坐标测量仪检测拟合出的曲面比对，直至吻合。最后再运用二维或三维设计软件得出零件优化模型，用于生产加工。
3.案例介绍
3.1立磨减速机的维修改造
立磨减速机由国内知名厂家生产，使用时间5年。减速机技术参数：输入功率500kW，输入转速990rpm，速比33.39，轴向静负荷6000kN，轴向动负荷16600kN。减速机传动结构：锥齿轮副+平行齿轮副+行星齿轮副的三级传动。立磨减速机现场及损坏件见图2。损坏部件包括：太阳轮、中间轴、内齿套。
减速机事故原因分析：由于行星传动减速机的均载需求，中间轴、太阳轮与内齿套联接处的齿形通常设计为鼓形齿。但鼓形齿的加工精度常常不易保证，齿面精度等级在8～9级，通过计算发现鼓形齿处的强度是整机各齿轮传动最薄弱的，经过一定时间的运行，产生偏载摆动后齿部到达疲劳极限此处必然最先失效。
维修方案：①更换太阳轮1只，材料选用17CrNiMo6，渗碳淬火，齿根喷丸强化，与行星轮啮合齿面磨齿修形，鼓形齿增加齿数，滚齿后高频淬火；②更换中间轴1只，材料选用42CrMoA，鼓形齿增加齿数，滚齿后高频淬火；③更换内齿套1只，材料选用42CrMoA，调质处理。优化方法是在不影响安装的前提下，通过增加齿数、增大鼓形齿位移圆半径等方法，加强鼓形齿的强度。
太阳轮齒形参数的确定方法：由于更换的太阳轮需与原行星轮啮合，就需要确定齿轮的齿数、模数、公法线、压力角等参数。具体步骤为：①用常规量具测得除齿形参数以外的零件尺寸；②用光谱仪及硬度测量仪获得零件的材质和硬度数据；③用关节臂测量仪检测行星架上各行星轮孔的距离，以此来确定齿轮传动的中心距；④运用齿轮计算软件，计算齿轮参数；⑤将计算参数输入三坐标测量仪，进行实物比对，最终确定太阳轮的准确参数。
3.2辊压机减速机的维修改造
减速机原生产厂家：FLENDER，使用10年，减速机型号：P2SA23。减速机的设计参数：输入功率475kW，输入转速1440rpm，减速机速比71.322。减速机传动结构为：一级平行轴传动+二级行星传动。其主要部件包括：各级齿轮、箱体、行星架、轴承、油封等（图3）。
损坏部件包括：二级太阳轮、二级行星轮、内齿圈、中箱体及二级行星轮轴承。
减速机事故原因分析：减速机的二级行星传动中各齿轮安全强度相对较低，由于辊压磨工作时冲击较大，二级行星传动各齿轮抗冲击能力也较差。零件的损坏过程是：二级太阳轮由于齿数少，接触频次高，经过长期运行后，齿面不断磨损后产生点蚀，首先出现断齿；随后行星轮、内齿圈被太阳轮剥落的材料挤压损坏了齿面；由于二级行星传动中各齿轮不正常的运行，造成中箱体受力过大，其薄弱处产生断裂；行星轮内的轴承也由于齿轮的偏载而损坏。
减速机的强度计算分析：KA=1时，一级平行轴弯曲强度SF=4.6；一级太阳轮弯曲强度SF=4.1；二级太阳轮弯曲强度SF=2.8。可以发现减速机的齿轮强度最薄弱的环节就是二级太阳轮，经过多年的使用此处齿轮失效与理论计算相符合。
减速机维修方案：①更换二级太阳轮1只，材料选用锻件18CrNiMo7-6，齿面渗碳淬火，齿根喷丸强化，齿面磨齿并修形；②更换二级行星轮3只，材料、热处理及精加工同二级太阳轮；③更换二级内齿圈1只，材料选用42CrMoA，齿面调质+高频淬火，齿面磨齿；④更换中箱体1只，材料选用ZG270～500，去应力退火处理，在不改变中箱体安装尺寸的前提下优化设计，使其更加可靠；⑤更换二级行星轮轴承、减速机所有油封。
箱体的优化过程：首先，测绘原有中箱体，并在三维软件中建模；再对模型进行有限元分析，定义中箱体材料、施加载荷、划分网格、运行计算，得到现有零件的应力、应变、位移云图，发现图4中箱体断裂处也是应力变形最大的位置；最后通过设定优化目标值，对中箱体的薄弱处尺寸作改进设计。分析比较改进前后的中箱体应力见图4，可见中箱体的危险截面处的应力值由27.6MPa降低到23.2MPa，而模型只增加了约3%，优化后的中箱体提高了可靠性。
4.结语
综上所述，随着新建项目数量的大大减少，辊磨作为低耗节能的粉磨设备逐渐被使用替代管磨，并在减速机维修市场中占有较大比重。而作为设计人员应具体分析减速机损坏的情况，来优化设计薄弱的零部件从而提高整机的可靠性，进而提高辊磨减速机的维修效率。
参考文献：
[1]JLP220立磨减速机故障分析及解决措施[J].张秀全，张中国.中国水泥.2015（01）
[2] 辊磨减速机输出法兰螺栓和销子断裂分析及解决措施[J].张秀全， 张中国.水泥技术，2016，（1）.
[3] MLS3626立磨抬辊改造[J].丁浩.水泥工程，2016，（4）.