技术 | 给料机偏心轴键槽损坏原因分析及处理措施

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轴瓦使用前的检验

我公司是蒙西集团全资子公司，坐落在内蒙古呼和浩特市清水河县，设计产能为4500t／d的新型干法熟料生产线，于201 1年投料生产。

我公司生产线紧邻自备矿山，由于矿山泥土较多，石灰石破碎使用的给料设备为6000mm×2000mm型棒条筛分给料机，最大给料尺寸：1500mm、安装角度：-5°。、振动幅度：10mm、振动频次：720r／min、给料能力700～1500t／h。

棒条给料机是集输送、筛分于一体的主机设备，三角带驱动给料机的偏心轴转动产生振动力实现给料(见图1)。

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故障情况

振动给料设备由于自身的振动力以及输送的大多都是较大块的原矿’相对的磨损及故障就多会一些，所以必须提高设备的运转率来保证下游石灰石库存供应，以免出现断料风险。在一次生产运行中，给料机电流突然高报直接跳停，电机功率为55kW，额定电流110A，运行电流高闪跳停值112A。故障后，巡检人员随即通知设备管理、维修人员，联系电气人员将设备办理好停电工作手续。维修人员到达后开始对设备进行检查。首先排查设备的驱动装置，电机底座固定牢靠、传动带连接正常。但是手动盘转皮带轮时感觉阻力大，并伴有“咣当”“咣当”的声响。

初步怀疑是激振器内部的故障，必须放油开盖检查，开盖检查发现传动侧齿轮与轴键槽脱离，键槽断裂以后导致齿轮与机壳卡死使得设备跳机。给料机偏心轴破损键槽见图2。

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原因分析

结合激振器内部结构(见图3)及日常巡检人员反馈的一些信息，分析认为造成给料机激振器键槽开裂的原因主要有以下几点。

3．1齿轮轴向锁片螺栓松动

结合日常运行中存在的一些问题，发现给料机轴向锁片螺栓经常出现松动、掉落、断裂、滑丝等现象(螺栓M24X40 8．8级)。可能由于螺栓拧人轴的螺纹短，轴向的拉力不够，随着给料机启动时产生的冲击力大，就使得螺栓很容易松动或断裂，致使齿轮窜动间隙增大，由于给料机本身的振动力和齿轮的来回窜动，就会使得键或键槽同时受到轴、径向的冲击力，从而加速键、键槽的磨损造成设备的停机(见图4)。

3．2偏心轴与齿轮配合是否合理

结合齿轮窜动的情况进行分析，可能是偏心轴与齿轮的配合不合理，配合的间隙大，在启动时主动齿轮与从动齿轮啮合时，齿轮由于配合不紧密导致晃动，而晃动时冲击键和键槽，长期的晃动冲击，使得键、键槽疲劳、变形、产生裂缝最后断裂，导致齿轮脱离造成停机。

3．3键槽与键配合是否合理

偏心轴与齿轮配合使用的是半圆头平键36 x 20，可能在选用配合上键与键槽的配合比较松，在长时间运行中，导致键的宽度间隙增大、变形，在运行时导致轴与齿轮来回的“咬”“冲”键槽，使得键槽疲劳开裂损坏造成停机。

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处理措施

4处理措施

(1)鉴于轴向锁片螺栓经常出现松动、掉落、断裂、滑丝等情况，首先将原螺栓更换为M24 x60 1 2．9级。其次对原螺栓孑L进行加深，由原来的孔深32mm加工为孔深52mm。使进入轴内的有效螺纹长度由原来的20mm加长至40mm。通过改变螺栓强度和螺栓深度提高轴向锁片锁紧齿轮的轴向力，防止齿轮脱离(见图5)。

(2)为了验证偏心轴与齿轮的轴、孔配合的合理性，从给料机零件图上查得轴、孔配合数值，孔的配合为：

通过计算后，进行公差带画图，从图上可以看出轴、孔公差带交叠，此配合为基孔制的Φ140H6／k5过渡配合(见公差带图6)。为了更进一步地了解配合等级，通过孔、轴的公差值，查找公差等级表(见表2)，查得孔的公差等级为IT6级，主要应用范围是：配合表面有较高均匀性的要求，能保证相当高的配合性质，使用稳定可靠。轴的公差等级为IT5级，主要应用范围是：用于配合公差要求很小，形状公差要求很高的条例下，这类公差等级能使配合性质比较稳定。通过对公差等级的分析和结合现有的装配条件、设备成本等因素，认为选用现有的轴、孔配合是合理的，所以排除了配合不合理的想法。

结合设备的启动情况，认为设备启动时单侧轴键槽受力大，键槽容易损坏，主要是出现在传动齿轮的主动轮，也就是证明在启动的时候，主动轮侧的齿轮的键槽受力大，为了减少单侧键槽的受力，决定在原键槽的轴和齿轮上的120°。位置上再开一个键槽，来均衡启动时的冲击力，减少单键槽的受力，齿轮新开键槽图见图7。

(3)结合齿轮拆卸时的受力情况分析，轴与齿轮现用的键可能较松，普通的平键与键槽主要是在宽度方向的配合，而在高度方向卜是有间隙的。那么键的宽度方向公差带一般按h8配，松一些的连接，轴按H9、毂按D10选择。如果是较紧的连接一般选择轴、毂都按P9进行选择。所以决定本次配合选用轴毂P9配合的键进行安装。

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试车运行

通过以上的处理改动后，设备再次启机，电流基本维持在89～95A的范围内运行平稳，后期为了更好地监控给料机的电流值，在中控画面里对给料机的电流值做好相关的趋势线；在日常的临检方面，在给料机齿轮箱的侧方开观察孔，以方便在停机后及时地对给料机齿轮螺栓及齿轮啮合情况进行检查，从而确保设备的稳定运行。

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结语

在水泥熟料生产线设备中，有诸多的齿轮与轴的连接，采用的配合也都各有不一，而对于选用公差等级高的配合，其加工精度就高，相对故障要少一些。而在配合公差等级低，加工精度也低的一些设备上，在设备运行中出现问题时就需要通过现场的实际情况来及时地进行处理，通过不断的更新和改动从而提升设备的运转率。