一、引言：

　　當今，立磨已成為水泥企業主要粉磨設備，多用于生料和煤粉粉磨，其運行的好壞直接影響企業效益，其重要程度不言而喻。但近些年來，立磨減速機事故頻發，特別是其行星機構中的行星輪斷齒、開裂事故經常發生，直接影響生產和企業效益。現就JLP250減速機行星輪開裂的原因進行分析，望能對制造廠家和使用單位起到借鑒作用。

　　二、JLP250Ｂ立磨減速機的運行情況及基本參數

　　JLP250減速機，裝機容量2500kW，速比33.01，輸入轉速990rpm，該機2013年10月投運，運行起初，除因原料易磨性及操作熟練程度影響振動較大外，其它時間一直運行良好，振動速度一直在3.5mm/s以下，運行功率一直在2000KW以內，即使在振動跳停的情況下，也未出現過超載現象。

　　2017年8月15日，在立磨的一角發現有激震現象，兩天后又消失，由于當時振動參數均為超限，也沒有引起重視；8月27日，中控人員發現減速機進軸處水平振動由平時的2.1mm/s增大到3mm/s，遂將輥壓由7.5MPa降到5.5MPa減產運行，沒有料到7小時后，總降跳閘，全廠停電；經檢查發現生料磨減速機已經卡死，分析認為減速機故障致使電機堵轉所致。

　　三、JLP250Ｂ減速機的損壞情況

　　3.1損壞情況介紹：

　　將減速機拉出，從上往下打開，發現四個行星輪的兩個已經粉碎性開裂；一個裂成兩半，一個出現裂紋，內齒圈斷齒數個，太陽輪斷齒3個；行星輪軸承均已散架損壞，個別滾動體也裂為兩半。如下照片。

　　從照片上可以看出，太陽輪、內齒圈、軸承損壞的斷口，均為新口，表面粗糙，漏出金屬光澤。行星輪的斷口，部分光滑發暗，居齒輪內側，但沒有明顯的貝殼紋；部分粗糙，居齒輪外側，有金屬光澤。行星輪內孔與軸承外套接觸部分有明顯的相對滑動造成的拉傷痕跡，溝深0.2mm左右，顏色發藍清晰。

　　3.2減速機損壞原因的表觀分析：

　　從行星輪的斷口形式分析，發暗說明曾經遇到過高溫，且伴隨有潤滑油中極壓劑的沉積；斷口發藍說明在斷裂過程中有大量的熱量生成，造成金屬變色；光滑且沒有明顯的貝殼紋，符合脆性材料疲勞斷裂特征；行星輪的新鮮斷口，應為裂紋發展到一定程度，剩余部分超過強度極限而造成的突然斷裂。

　　從減速機的其它部件即內齒圈、太陽輪的損壞斷口看，全為新口，應為突然過載，造成的突然斷裂，可以理解為行星輪斷裂碎片擠壓所致，從圖片中看到斷齒周邊擠壓的金屬碎片，也就證明了這一點。軸承的散架與變色，說明軸承曾經發過熱，也說明軸承也有運轉不靈活的經歷，軸承內外套及個別滾動體開裂及表現出的新鮮斷口，分析認為是齒輪斷裂后擠壓所致。

　　四、行星輪的受力分析及應力計算：

　　4.1減速機零部件的基本參數：
　　減速機型號JLP250B，裝配功率2500kW；高速軸轉速990rpm；減速機速比：33.033
　　一級螺旋傘小齒輪齒數Ｚ1.1＝22
　　一級大傘齒輪齒數Ｚ1.2＝46
　　二級小齒輪齒數Ｚ2.1＝22
　　二級大齒輪齒數Ｚ2.2＝69
　　三級太陽輪齒數Ｚ3.1＝27；ｍ＝14　分度圓直徑：ｄ5＝378ｍｍ＝0.378ｍ
　　行星輪（4件）Ｚ3.2＝41　ｍ＝14　分度圓直徑：ｄ6＝574ｍｍ＝0.574ｍ
　　內齒圈Ｚ3.3＝109 ｍ＝14　分度圓直徑：ｄ7＝1526ｍｍ＝1.256ｍ
　　ｉ1＝46/22＝2.091；ｉ2＝69/22＝3.1364；
　　ｉ3＝109/27+1＝5.0370；
　　行星輪太陽輪中心距：476mm
　　4.2、行星輪的受力分析：

　　首先，在太陽輪的推動下運轉，受到周向力和徑向力的作用，其二與內齒圈嚙合，內齒圈的周向和徑向反力作用其上，其三是行輪軸作用其上的索引力。

　　（1）行星輪的周向力：
　　 太陽輪扭矩＝9550×2500/990×ｉ1×ｉ2

　　=158158.91（N.m）

　　 F周=0.25*158158.91/（0.5*0.378）
　　=209104.91（N）
　　=21239.08（Kg）
　　測的行星輪齒寬330mm，壁厚50mm。
　　則行星輪壁上應力為：21239.08/5/33=128.72（kg/cm²）

　　（2）行星輪軸牽引力：
　　行星轉架的扭矩：9550*2500/990*33.01=796074.49（N.m）=80819.75（Kg.m）
　　行星輪與太陽輪的中心距：（27+41）*14/2=476（mm）
　　每個行星輪軸的牽引力：80819.75*0.25/0.476=42447.35（kg）
　　行星輪壁的應力：42447.35/5/33=257.26（kg/cm²）

　　（3）行星輪內壁與軸承溫差60℃時對行星輪內壁的熱漲應力：
　　2.1*1000000*0.000012*60=1512（kg/cm²）
　　行星輪內壁與軸承溫差40℃時對行星輪內壁的熱應力：2.1*1000000*0.000012*40=1008（kg/cm²）
　　式中：2.1*1000000為鋼的彈性模量

 　　0.0000012為鋼的熱脹系數

 　　看起來軸承與行星輪內壁溫差較大時，行星輪內壁會因軸承的熱漲產生很大的拉應力。

 　　綜合：軸承與行星輪溫差40℃時，行星輪內壁應力等于128.72+385.95+1008=1393.95（kg/cm²）。

　　 軸承與行星輪溫差在60℃時，行星輪內壁應力等于128.72+385.95+1512=1897.95（kg/cm²）。

　　五、行星輪開裂的原因分析：

　　1、在撇開其它因素的情況下，行星輪壁的正常應力很小，不足以造成行星輪壁的開裂。

　　2、在撇開其它因素的情況下，軸承與行星輪壁的溫差較大時，能夠產生很大的拉應力。

　　因為齒輪的需用應力一般選取1500kg/cm²，所以當齒輪與軸承的溫差大于40℃時，其產生的熱漲力將會把齒輪撐裂。

　　3、在材料及制造方面或許會存在微裂紋，會在脈沖負荷的作用下，使裂紋擴張。

　　4、當輪壁溫度較大時，快速冷卻也會使輪壁內側因急劇收縮產生表面裂紋。

　　六、結束語：

　　通過行星輪的斷口觀察及應力分析，認為行星輪壁厚較薄，當軸承不正常發熱時，行星輪與軸承之間溫差較大，其產生的溫度應力很大，在齒輪的脈沖負荷沖擊下，金屬極易發生應力松弛、疲勞，致使行星輪開裂。建議設計、制造單位加厚行星輪壁厚，為防止不正常時的溫差應力的破壞創造條件。

　　作者：焦作堅固水泥有限公司　王占光　劉月梅
　　　　　金隅冀東　　　　　　　陳桂東

（來源：智慧水泥）