立式行星减速机故障原因分析及修复工艺
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立式行星减速机故障原因分析及修复工艺
【摘要】立式行星减速机是门机旋转工作机构主要部件，立式行星减速机一旦损坏，维修难度大，工期长，对生产影响较大，针对日照港集团岚山公司管理使用的部分立式行星减速机的损坏，详细分析了其损坏的原因和形式，制定了相应的自主修复工艺对策，修复效果良好，为类似立式行星减速机修复提供参考。
【关键词】港口；门座式起重机；旋转减速机；修复工艺
0.引言
近年来，受国内需求不断增长的积极推动，我国经济持续处于平稳较快增长，门机以其优良的技术性能得到广泛使用，成为各港口重要大型装卸设备之一。
日照港集团岚山公司现有散件货泊位10个，门机67台，随着部分门机使用年限延长，设备逐年老化，部分立式行星减速机故障率较高，严重影响了设备的使用寿命和安全运行，给港口生产作业及设备管理工作带来一定影响。
针对针对以上存在的现状和问题，我们以“强化设备自主维修，保障港口安全生产”为目标，经过近几年的立式行星减速机拆解维修，如下拆解示意图所示，我们逐步总结出了立式行星减速机的损坏原因及自主修复工艺，取得了良好修复效果。
1.行星齿轮的基本结构
齿轮绝大部分都是转动轴线固定的齿轮。
它们的转动中心（与圆心位置重合）往往通过轴承安装在机壳上，因此，它们的转动轴都是相对机壳固定的，因而也被称为”定轴齿轮传动。
行星齿轮减速机主要传动结构为行星轮，太阳轮，外齿圈。
行星齿轮的转动轴线是不固定的，是安装在一个可以转动的支架（蓝色）上（图中黑色部分是壳体，黄色表示轴承）。
行星齿轮（绿色）除了能象定轴齿轮那样围绕着自己的转动轴（B-B）转动之外，它们的转动轴还随着蓝色的支架（称为行星架）绕其它齿轮的轴线（A-A）转动。
绕自己轴线的转动称为”自转”，绕其它齿轮轴线的转动称为”公转”，就象太阳系中的行星那样，因此得名“行星齿轮”。
也如太阳系一样，成为行星齿轮公转中心的那些轴线固定的齿轮被称为”太阳轮”，如图中红色的齿轮。
在一个行星齿轮上、或者在两个互相固连的行星齿轮上通常有两个啮合点，分别与两个太阳轮发生关系。
如右图中，灰色的内齿轮轴线与红色的外齿轮轴线重合，也是太阳轮。
轴线固定的齿轮传动原理很简单，在一对互相啮合的齿轮中，有一个齿轮作为主动轮，动力从它那里传入，另一个齿轮作为从动轮，动力从它往外输出。
也有的齿轮仅作为中转站，一边与主动轮啮合，另一边与从动轮啮合，动力从它那
里通过。
2.行星齿轮的结构组合及运动规律
由于存在行星架，有三条转动轴允许动力输入/输出，在需要的时候限制其中一条轴的转动，剩下两条轴进行传动，互相啮合的齿轮之间的关系就可以有多种组合，以单排行星齿轮机构的结构组成为例。
设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2、Z3；齿圈与太阳轮的齿数比为α。
则根据能量守恒定律，由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式：
n1+αn2-（1+α）n3=0 和Z1+Z2=Z3
由上式可看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动（即使该元件转速为0），或使其运动受一定的约束（即该元件的转速为某定值），则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。
下面分别讨论各种情况。
在n3=n1 或n2=n3 时，同时可得n1=n2=n3。
故，若使三元件中的任何两个元件连成一体旋转，则第三元件转速必与二者转速相等，即行星排按直接挡传动，传动比i=1。
当所有元件都不受约束，可以自由转动，则行星齿轮机构失去传动作用，此种状态相当于空挡。
行星式齿轮减速器由一个内齿环（A）紧密结合于齿箱壳体上，环齿中心有一个自外部动力所驱动之太阳齿轮（B）介于两者之间有一组由三颗齿轮等分组合于托盘上之行星齿轮组（C）该组行星齿轮依靠着出力轴、内齿环及太阳齿支撑浮游于期间；当入力侧动力驱动太阳齿时，可带动行星齿轮自转，并依循着内齿环之轨迹沿着中心公转，行星之旋转带动连结于托盘之出力轴输出动力。
立式行星减速机工作原理为，旋转电机输出轴通过联轴节、制动轮将输出扭矩传递至旋转减速机输入轴，经第一级减速总成、第二级减速总成减速后、将旋转电机扭矩通过减速机输出轴传递至旋转小齿轮，旋转小齿轮驱动门机回转大轴承完成门机回转。
图1 立式行星减速箱传动过程图
以原上海港机厂生产的M10-30型门机T31型立式行星减速箱为例，其特性如表1所示。
表1 立式行星减速箱两级行星减速特性
对于MQ2533型和MQ2535型门机，这两种类型门机旋转减速箱的总传动比可达47.49。
3.拆解维修中立式行星减速机损坏形式
通常，减速机齿轮损坏的形式主要有断齿、齿轮磨损（齿面点蚀、齿面剥落）等形式，断齿主要受制造质量以及载荷过大等因素影响，齿轮磨损主要受原材料选用、热处理工艺、啮合精度以及使用中润滑不良等多种因素影响。
经拆解发现，我港立式行星减速机损坏主要有以下三个方面：
一是旋转减速机内各机构轴承间隙增大，特别是第二级齿轴上、下部的压力轴承损坏较为严重，轴承保持架损坏，轴承滚珠基本脱落。
二是旋转减速机内各级齿轮和齿圈及低速轴花键等部位的齿面存在点蚀或断齿现象，损坏程度轻重不等。
三是旋转减速机下箱体与旋转定位法兰配合接触面磨损较大，磨损深度1-3mm不等。
图2 第二级齿轴压力轴承保持架损坏
图3 第一级减速总成齿轮断齿
4.损坏原因分析。
