滾筒壓力機(jī)配套大功率行星齒輪箱系列

大功率重載行星齒輪箱系列水泥粉磨輥壓機(jī)配套Xi’an

Heavy

Machinery

ResearchInstitute1、相關(guān)背景隨著我國新型高效干法水泥工業(yè)的快速發(fā)展,輥壓機(jī)作為水泥粉磨作業(yè)中的前處理或終端處理手段,對降低單位產(chǎn)品的粉磨能耗,提高粉磨效率有著顯著的效果.但和此同時其核心動力傳動部件--大功率行星齒輪箱一直難得

以開發(fā)及形成系列.特別是大功率輥壓機(jī)行星齒輪箱一直不得不依賴進(jìn)口,國外產(chǎn)品昂貴的價格及服務(wù)的不及時給國內(nèi)用戶帶來很大不便,用戶迫切需要國產(chǎn)化。中國重型機(jī)械研究院股份公司研制的大功率重載行星齒輪箱系列產(chǎn)品徹底改變了依賴進(jìn)口的歷史。2、產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)系列產(chǎn)品的功率：400KW、450KW、500KW、560KW、630KW、710KW、800KW、900KW、1000KW

、1120KW

、1250KW系列產(chǎn)品的速比范圍：i=40～83額定輸入轉(zhuǎn)速：n入=994r/min;1483r/min傳動效率：η=0.97～0.98齒輪熱處理及硬度：滲碳淬火，58～62HRC（內(nèi)齒調(diào)質(zhì)280～320HB）齒輪精度：6級，GB10095-88（內(nèi)齒7級）使用系數(shù)：KA≥2.3壽命：10萬小時工作噪聲：（滿負(fù)荷，距離1m處）<80dBA公稱輸出轉(zhuǎn)矩：T=82360～650000N.m齒輪箱工況為24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，強(qiáng)沖擊，強(qiáng)制潤滑3、設(shè)備的主要功能、工作原理及特點該系列行星齒輪箱主要為水泥磨輥壓機(jī)的動力傳動裝置，動力經(jīng)兩級行星齒輪傳動（或加一級平行軸斜齒）傳至輥壓機(jī)的兩擠壓輥上，將混合物料擠壓成所需料餅系列名稱原理圖結(jié)構(gòu)說明傳動比PBF系列兩級NGW行星傳動傳動比范圍：25~40PBZF系列兩級NGW行星傳動+一級平行軸傳動傳動比范圍：45~83a)

采用行星傳動，行星傳動由于具有功率分流，多點嚙合的特點，因此在傳遞相同功率的情況下較普通定軸傳動重量輕（輕1/2～1/3以上）、結(jié)構(gòu)緊湊（體積為定軸傳動1/2～1/3），而且傳動效率高（單級η=0.98～0.99，兩級η=0.96～0.98）。b)

采用硬齒面技術(shù)，齒輪材料采用優(yōu)質(zhì)、低碳合金鋼經(jīng)滲碳、淬火、齒面磨削，可獲得高精度齒輪（5～6級，

GB10095-88），因此可大幅度提高齒輪箱的承載能力

及傳動質(zhì)量。c)采用必要的齒面修形技術(shù)，使傳動更平穩(wěn)。c)采用了合理的均載機(jī)構(gòu)，使數(shù)個行星輪載荷均衡。采用鼓形齒聯(lián)軸器，更有利于浮動、均載。關(guān)鍵部位采用高承載能力的特種軸承，提高了整機(jī)的使用壽命。c)輸出方式采用無鍵聯(lián)接，即采用鎖緊盤將齒輪箱和輥子軸聯(lián)接在一起，這使拆裝方便，易于維護(hù)。4、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新采用硬齒面行星齒輪箱懸掛輸出技術(shù)，充分滿足了水泥磨輥壓機(jī)的驅(qū)動要求，并形成了包括大中功率在內(nèi)的完善的系列產(chǎn)品，成功替代了同類進(jìn)口產(chǎn)品。根據(jù)輥壓工況和設(shè)備結(jié)構(gòu)特點，齒輪采用了相應(yīng)的修形方法，使得傳動精度更高，傳動更平穩(wěn)，承載能力更高。關(guān)鍵承載零部件進(jìn)行了有限元分析和優(yōu)化設(shè)計，使得齒輪箱具有很高的可靠性和較長的使用壽命。采用輸出軸部件的分體結(jié)構(gòu)，使得齒輪箱具有良好的加工工藝性和裝配工藝性。采用組合密封技術(shù)，有效解決了重載行星齒輪箱在大粉塵環(huán)境下的密封問題。關(guān)鍵部位采用了高承載能力的特種軸承，提高了整機(jī)的使用壽命。多種規(guī)格采用了適應(yīng)性設(shè)計，可滿足輥壓機(jī)齒輪箱左、右或?qū)φ{(diào)安裝及使用的要求。殼體設(shè)計采用齒圈直聯(lián)結(jié)構(gòu)，并采用了巧妙的軸承座和齒圈組合結(jié)構(gòu)，可有效節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材的消耗，使得整機(jī)設(shè)計更加經(jīng)濟(jì)、合理、輕便。結(jié)

構(gòu)

原

理

圖6、國

內(nèi)

外

情

況

對

比國外同類產(chǎn)品主要以德國Flender公司及Renk公司為主，其中尤以Flender公司產(chǎn)品應(yīng)用最為廣泛，其產(chǎn)品特點為系列化，通用性強(qiáng)，覆蓋面廣。我方相應(yīng)產(chǎn)品亦成系列化，并已廣泛應(yīng)用，雙方在主要技術(shù)性能上作一比較。序號比較內(nèi)容名稱

生產(chǎn)國

性能指標(biāo)備

注PBZF450-70行星齒輪箱（中國）P2SA23行星齒輪箱（德國）Flender1傳遞功率（KW）500500二十一世紀(jì)初2額定輸出轉(zhuǎn)矩N.m）5100005100003傳動比67.66～454效率0.97～0.980.985齒輪精度65GB10095-886齒輪熱處理方式滲碳淬火滲碳淬火7噪聲≤80dBA＜80dBA8整機(jī)重量（kg）380038009振動速度（mm/s）8~12.58~12.510潤滑方式自身循環(huán)自身循環(huán)11工作溫升℃35～4035~40環(huán)境溫度25℃返回國內(nèi)外情況對比7關(guān)鍵承載部件有限元分析有限元分析技術(shù)能夠模擬真實的自然現(xiàn)象，解決從簡單到復(fù)雜的工程實際問題。我們采用大型通用有限元分析程序ANSYS，對Φ1700×1000輥壓機(jī)大功率行星減速器（PBZF900-80行星減速器，單臺傳遞功率900KW）的關(guān)鍵承載件—行星架部件和殼體部件進(jìn)行了強(qiáng)度、剛度有限元計算分析。分析模型行星架部件主要由行星架本體、輸出軸及5組行星輪和行星軸等組成。輸出軸和行星架通過螺栓、銷固聯(lián)，為旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)。坐標(biāo)系原點取輸出軸左端面中心，x軸和結(jié)構(gòu)對稱軸線重合，y軸向上，參見圖1圖1行星架部件總體坐標(biāo)系圖2殼體部件總體坐標(biāo)系殼體部分由前后機(jī)蓋、內(nèi)齒輪、軸承座等部件組成，通過多個螺栓固聯(lián)，殼體是平面對稱結(jié)構(gòu)。坐標(biāo)系原點取后機(jī)蓋中心，x軸和對稱軸線重合，y軸向上，見圖2。工作時，行星架部件裝在殼體內(nèi)部，而殼體等部件的重量均由輸出軸承擔(dān)。五組行星輪對行星架上所產(chǎn)生的合扭矩分別為：正常工作扭矩472000Nm(工況1)，瞬時尖峰扭矩1080000Nm(工況2)，通過行星輪系的齒輪軸作用在行星架上，約86000N的重力作用在輸出軸和行星架的兩軸承處。設(shè)定輸出軸的左端位移被各向約束。使用自動網(wǎng)格劃分功能，將行星架(裝配)部分共劃分節(jié)點34620個，三維實體單元155230個。殼體部分共劃分節(jié)點51266個，三維實體單元201492個。參見圖3、圖4。圖3行星架(裝配)部分的網(wǎng)格模型圖4殼體(裝配)部分的網(wǎng)格模型結(jié)果分析：在ANSYS中，對行星架部件進(jìn)行靜力學(xué)分析，正常工作時，行星架本體和輸出軸上的變形、應(yīng)力都很小。圖5行星架部件位移和應(yīng)力圖從圖5中可以看出，行星架部件的最大應(yīng)力值為27.963MPa，最大位移值為0.312mm。最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于材料的屈服極限（σs=345MPa）。因此，5行星輪的行星架主要是提高整體的抗變形能力，采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加整體的剛性。對于殼體部件，通過內(nèi)齒輪傳遞載荷，求解結(jié)果顯示殼體所受應(yīng)力很小，最大應(yīng)力將發(fā)生在齒根部，均安全。圖6顯示，最大應(yīng)力將發(fā)生在齒根部，其值為31.534

MPa，遠(yuǎn)小于內(nèi)齒圈的屈服強(qiáng)度460MPa，從圖中也可以看出前

后機(jī)蓋、軸承座等應(yīng)力較小，其作用主要在于支撐減速

器整體結(jié)構(gòu)。圖6殼體部件應(yīng)力圖以上為900KW大功率行星減速器的主要承載部件的應(yīng)力、應(yīng)變云圖。從圖5中可以看出，行星架部件的最大應(yīng)力值為27.963MPa，最大位移值為0.312mm。最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于材料的屈服極限（σs=345MPa）。因此，5行星輪的行星架主要是提高整體的抗變形能力，采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加整體的剛性。對于殼體部件，通過內(nèi)齒輪傳遞載荷，求解結(jié)果顯示殼體所受應(yīng)力很小，最大應(yīng)力將發(fā)生在齒根部，均安全。圖6顯示，最大應(yīng)力將發(fā)生在齒根部，其值為31.534

MPa，遠(yuǎn)小于內(nèi)齒圈的屈服強(qiáng)度460MPa，從圖中也可以看出前

后機(jī)蓋、軸承座等應(yīng)力較小，其作用主要在于支撐減速

器整體結(jié)構(gòu)涇陽聲威水泥公司1200X800輥壓機(jī)現(xiàn)場裝機(jī)功率

2X500KW

速比

71定輥減速機(jī)出廠照片功率500KW速比71臺灣嘉薪水泥江蘇鎮(zhèn)江現(xiàn)場

1400X800輥壓機(jī)裝機(jī)功率

2X560KW

速比45山東水泥集團(tuán)有限公司1500X800輥壓機(jī)裝機(jī)功率

2X630KW

速比

45華潤水泥（山西星源）710KW輥壓機(jī)減速機(jī)出廠照片裝機(jī)功率

2x710KW

速比

71陜西藥王山水泥有限公司1700X1000輥壓機(jī)現(xiàn)場裝機(jī)功率

2X1000KW

速比

809、應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析中國重型機(jī)械研究所院股份公司設(shè)計、制造的水泥磨輥壓機(jī)用大功率行星齒輪箱系列產(chǎn)品是為適應(yīng)我國新型、高效節(jié)能干法水泥生產(chǎn)的快速發(fā)展而開發(fā)的新產(chǎn)品。系列產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、承載能力大等優(yōu)點，徹底改變了該類產(chǎn)品依賴進(jìn)口的歷史。系列產(chǎn)品首單56