倒立式蜗轮蜗杆减速机蜗轮损坏分析与改进

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【摘 要】倒立式蜗轮蜗杆收线机（以下简称收线机）在电镀锌铁丝的生产过程属于一种较普遍的钢丝收集机，其收线传动机构主要采用倒立式蜗轮蜗杆减速机（以下简称减速机）。由于该减速机输出轴垂直于地面，在蜗轮运行过程中蜗轮蜗杆摩擦产生较高的热量使得输出轴上的密封与轴产生间隙，油受到重力作用迅速从油封和轴的间隙流出，减速机因缺油导致蜗轮加快磨损。结合新疆八钢金属制品有限公司（以下简称金属制品）对减速机在实际使用过程中所存在问题及原因进行了分析，提出了改进减速机内部结构等改进措施，以期达到减速机不漏油，降低油污对环境的污染，降低维护成本，实现金属制品降本增效的目的。

【关键词】减速机；存在问题；原因分析；改进措施

1.概述

收线机在电镀锌铁丝的生产过程属于一种较普遍的钢丝收集机。以金属制品为例，其是新疆最大的金属制品公司，镀锌铁丝的年产量有10万吨。镀锌铁丝在生产过程中必须有的一道工序就是镀锌成品铁丝收集，成品铁丝收集使用的动力设备主要是倒立式蜗轮蜗杆收线机，其由减速机、电动机、收线卷筒等设备组成，适合收集规格为∮2.8mm以下的镀锌铁丝。在金属制品的实际生产使用中倒立式收线机每天24小时高负荷运转。

2.减速机使用中存在问题的原因分析

2.1 减速机在实际生产中存在的问题

减速机在使用过程中漏油情况比较普遍，蜗轮的损坏也有很多种原因，根据金属制品的实际情况主要存在以下两个问题：

第一，蜗轮蜗杆在运转过程中由于铁丝在收集过程中存在拉断的问题，蜗轮损坏可能是由于超载造成蜗轮超负荷运转，导致蜗轮加快磨损。第二，由于蜗轮蜗杆运行中产生大量热量，密封受热膨胀间隙过大从而导致220#油泄漏量过大，维护人员将3#锂基脂加注在蜗轮蜗杆减速箱内，虽然增加了脂的粘稠度，降低泄露的速度，但是蜗轮的损坏速度并未降低，反而出现了加速的损坏。

从收线机的运行状况来看，铁丝在收集过程中存在拉断的现象并不太频繁，铁丝拉断时蜗轮蜗杆的负荷较大，电动机带动的蜗杆不能够转动，电动机因电流过大而产生过载保护。从减速机损坏后的检修中发现，蜗轮齿面以磨损殆尽，齿的表面明显存在不良而造成的齿面胶合，所以需要对减速机漏油和不良问题进行分析。

2.2 导致减速机蜗轮损坏的原因分析

减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。主要优点：用于交错轴间传递运动及动力、机械结构紧凑、运行平稳、噪音小、经久耐用、安全可靠性大；常见问题及其原因：减速机发热和漏油是减速机常出现的问题，为了提高其工作效率，一般均采用有色金属做蜗轮、较硬的钢材做蜗杆。由于它是滑动摩擦传动，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面产生间隙，而油液由于温度的升高变稀，容易造成泄漏。金属制品具体减速机示意图如图1所示：

图1 蜗轮减速机示意图

从图1中可以看到，减速机轴是垂直于地面的结构，当油封受热或轴磨损时油就会在重力的影响下迅速的沿输出轴向下泄露，由于减速机在运行过程中，产生较高的热量的情况是不可避免的，所以减速机漏油问题很难得到解决，漏油不但污染了工作现场的环境同时造成减速机内的油在不断减少，当油减少到一定程度时减速机内的蜗轮蜗杆的就得不到保证，从而导致了蜗轮的胶合和加快磨损的问题产生。

为解决金属制品实际生产中减速机存在的问题，关键的解决方法在于如何保证减速机不漏油。维护人员将3#工业锂基脂加注在减速箱内，虽然减速箱内的油变稠漏油的速度变慢，但蜗轮的损坏速度是加注3#工业锂基脂时的5倍，在蜗轮蜗杆运转过程中，由于加注了3#工业锂基脂的混合脂，蜗轮和蜗杆形成油膜的速度比蜗轮蜗杆运转的速度要慢很多，所有蜗轮得不到良好的，加快了蜗轮磨损、胶合的速度，所以加注3#工业锂基脂增加脂的粘度是得不偿失的办法。

3.减速机漏油问题改进措施

针对减速机在使用过程中存在的问题及原因分析，本文采用了油和输出轴隔离的办法达到封油的目的。

3.1 结合金属制品对减速机的实际应用情况，在不改变蜗轮的强度的情况下，本人对蜗轮的形状进行了重新设计。蜗轮的形状改造前、后如下图图2所示。

根据图2所示，对蜗轮进行了形状上的改进，在蜗轮的轮沿不变的情况下改变铁圈的形状使得蜗轮轮沿和铁圈保持一定的高度差这是改造设计的第一步，这为后面的箱体和其他部件留下了设想空间。

图2 蜗轮改造前后示意图

3.2 根据蜗轮的形状对减速机其他零部件进行设计，具体设计如下图3所示：

图3 改造后的蜗轮减速机示意图

根据将油和蜗轮轴相互隔离的原则，使箱体内油与轴承套杯之间形成无法逾越的高度差，同时在实际生产中，由于减速机是固定在具体的钢架结构上的，减速机不会发生晃动，以此保证了箱体内的油不会外流。

3.3 在设计上保证了油与蜗轮轴相互隔离，同时要求在具体操作过程中要注意操作方法，在加注时，保证油的油位在合理的范围内，既不能多，也不能少。加多了油有可能溢出到轴承套杯内，油封在发热时与轴之间产生间隙而发生泄漏；加少了蜗轮不良，也会造成蜗轮损坏。

4.结束语

本文通过对减速机存在问题的阐述及蜗轮频繁损坏现象的原因进行了分析。针对存在的减速机漏油严重的问题，找到了将油和输出轴相隔离的方法。在工作现场减速机负荷允许的范围内，通过改变蜗轮的形状，并且同步设计出其他的零部件。从而在实际工作中达到了降本增效的目的，具有一定的实践操作性。

作者简介：

张天山（1984-），男，山东临沂人。助理工程师，工学学士，从事设备管理工作。