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轴承知识

岸桥小车减速箱升级改造

发布时间:2018-06-01

苏栒,吴伟明,陈俊牛,雷海东
(广州港南沙港务有限公司工程技术部,广东广州,511462)
  摘 要:对岸桥小车减速箱进行分析研究,找出影响减速箱元件使用寿命的问题根源,重新设计新端盖、低速轴轴肩及齿轮模数,提高减速箱相关元件的寿命,达到降低故障率的目的。
  关键词:港口;岸桥;减速箱;故障分析;升级改造
  0 引言
  小车减速箱是岸边集装箱起重机(以下简称“岸桥”)的核心工件之一。在小车运行速度高、工作强度大的工作环境中,减速箱在使用达到一定年限后,将不可避免地进入疲劳期,这时期内减速箱故障激增,元件损坏频繁。一般的损坏形式主要为油封漏油、氮化套磨损、轴向窜动等,进而出现轴承磨损报废、崩齿甚至断轴等极端情况。设备管理者必须未雨绸缪,不仅要做好日常维护保养、油品监测,而且要针对小车减速箱自身特点,查找问题根源,通过改造提高减速箱的安全性能。
  1 问题实例
  岸桥小车减速箱内部结构剖视图见图1。影响小车减速箱运行状况的因素主要有以下2大类。
  1.1 外部工作环境
  广州港南沙港务有限公司以内贸重箱业务为主,随着业务量不断攀升,岸桥小车减速箱处于长期载荷状态。小车作业时频繁变速和转向会不断产生强大的瞬间冲击力,给小车减速箱的轴承、齿轮等元件带来成倍的负担。同时,长时间的疲劳作业会使减速箱元件的磨损加剧,配合精度不断减低,导致减速箱元件提前进入疲劳周期。
  1.2 减速箱自身结构
  岸桥小车减速箱采用斜齿轮传动,存在较大的轴向分力。第2、第3级轴只是使用垫片、卡簧限制轴向自由度,固定方式相对薄弱。垫片、卡簧磨损后,轴向间隙增加的速度较快,导致轴向窜动增大,使减速箱齿轮啮合不正,轴承加速磨损,齿轴下沉,最终可能会出现崩齿等情况。
  2 改造工艺
  针对上述问题,在外部作业环境无法改变的情况下,要从根源上解决减速箱出现的轴向间隙容易增大导致崩齿的问题,只能从减速箱自身结构入手进行升级改造。从成本控制的角度考虑,减速箱的升级改造还要循序2大原则:一是不能改变减速箱的外部安装尺寸,即高低速轴中心距和离地距离;二是改造工艺不能过于复杂,导致工期过长,影响设备出勤。
  岸桥小车减速箱原设计强度实际是达到要求的,升级改造只是在原有的基础上进行优化。经过相关技术人员的分析研究,升级改造主要包括以下3个方面。
  2.1 改变第2、第3级轴向固定方式,强化轴向固定能力
  岸桥小车减速箱原来第2、第3级轴使用垫片、卡簧定位,外侧使用塑胶端盖油封防止漏油,结构相对薄弱,现将其取消。在箱体侧面原端盖油封外圈开螺孔,重新设计新的金属端盖予以代替,金属端盖止口强度相对于卡簧有大幅度提高,能有效承受轴承的轴向力,减少轴向间隙的产生,从而保障齿轮啮合精度。改造前的减速箱塑胶端盖见图2,改造后的减速箱钢制端盖见图3。
  2.2 改变低速轴齿轮固定方式
  原低速轴齿轮的轴向固定方式相对薄弱,采用卡簧固定齿轮,存在卡簧断裂、齿轮移位等安全隐患。改造前的低速轴卡簧槽见图4。现重新设计、安装新的低速轴,改为轴肩固定,从而提高低速轴齿轮的固定能力,使其更好地承受斜齿轮的轴向分力。改造后的低速轴轴肩见图5。新设计的低速轴装配图见图6。
  2.3 改变低速轴齿轮,加强结构强度
  低速轴齿轮齿数较多,每齿的厚度较小,在长期冲击下容易发生断裂。重新设计减速箱齿轮参数,通过减少低速轴及第4级轴齿轮的齿数加大模数,使齿厚增加,从而提高齿轮的抗折断能力。
  3 设计验算
  对岸桥小车减速箱进行3大方面的升级改造后,需验证第2、第3级轴端盖固定螺栓的强度、轴肩强度及最后一级传动模数改变后的传动比。
  端盖螺栓。第2、第3级轴端盖固定螺栓选用6个M16×35-8.8螺丝,与第4级轴端盖固定螺栓的数量及强度相同,第2、第3级轴的轴向力相对比第4级轴要小,螺栓强度符合要求。
  轴肩。重新设计的轴肩高度为5mm,比原来使用的卡簧有效高度高1mm,厚度是卡簧的20倍,且与轴一体成型,强度大幅提升。
  传动比。经计算,改造后的减速箱传动比从原来的27.354变为27.308,变化幅度较小。经调试验证,对电机及小车运行速度不构成影响,无须调整变频器相关参数。
  4 总结
  综上所述,本次升级改造能够提高岸桥小车减速箱轴向固定强度、低速轴齿轮固定能力及低速轴齿轮强度。希望通过此改造实例,给广大码头设备管理者提供一个新思路,对于减速箱的运行维护,与其反复修理、不断换件,不如改变思路,切实寻找问题根源,通过技术改造,提高其结构强度,从而达到有效减少故障、更好保障生产的目的。
来源:《港口科技》
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