同步齿轮加工及安装注意事项

某低压聚乙烯装置，熔融泵采用电动机驱动，电动机功率为450kW，电动机输入转速为950r/min，经行星减速机减速以后，采用双轴同步输出，减速比为19.47，熔融泵最大转速为50r/min。减速机润滑油牌号为N320重负荷工业齿轮油，正常运转时，齿轮泵出口压力为0.13MPa，润滑油温度为42℃。在运转过程，熔融泵减速机出现异常声音，于是停机检修，解体发现同步齿轮损坏，主动齿轮轴上有四个齿损坏严重，如图6-106所示，有一个齿整个掉下来，如图6-107所示。从现象上看，在齿轮受力接触面有大量的点蚀坑，从断口上看，呈现贝壳状条纹，因此确认齿轮断裂属于疲劳断裂。同步齿轮轴的材质为40CrNiMoV，齿数为22个，模数为12mm，齿面硬度为55HRC。该熔融泵减速机的全部运行时间为34个月。在停机检修之前，通过状态监测也发现振动有上升的趋势，但幅度较小，没有引起足够的重视，此事例说明，在设备转速较低时，即使出现设备故障迹象，振动上升趋势较为缓慢，累计到一定时间以后，突然失效。

图6-106 损坏的齿轮轴

图6-107 断裂的齿

为了提高减速机的使用寿命，决定对同步齿轮进行改进，首先在材质上，选用PCrNi3Mo，实践证明该材料适合重载条件，热处理工艺主要有，调质处理，硬度28～32HRC；氮化处理，硬度50～55HRC，渗氮层厚度为0.3～0.5mm；时效处理，消除内应力。再就是增大齿轮模数，减少齿数，来提高齿轮的抗弯疲劳强度，通过计算，将齿轮的模数由12mm增加到14mm，相应的齿数由22个，减到19个。

下面简单叙述齿轮加工过程：

1）首先是坯料的锻造，在炉内升温6h，按升温的梯度进行，升温到980℃，分三次锻完。

2）高温退火，升到860℃，炉内保温3h，随炉冷却。

3）坯料粗加工，找正以后车外圆，加工顶针孔，倒角，加工端面。

4）调质处理，升温6h，保温5h，油浴淬火2h，高温回火12h，取样性能分析，表面硬度为28～32HRC。(www.xing528.com)

5）半精加工，工件找正，车外圆，倒角，修正中心孔。

6）时效处理，升温6h，在640℃时保温36h，随炉冷却。

7）精加工，加工到磨外圆所需尺寸。

8）齿轮加工，加工同步齿轮，模数为14mm，齿轮轴的齿长度为300mm。

9）加工花键。

10）时效处理，升温640℃，随炉冷却。

11）钳工研磨，钳工修磨齿面，确保表面粗糙度的要求。

12）氮化处理，表面硬度为50～55HRC，渗氮层厚度0.3～0.5mm，进入氮化炉升温到530℃，升温需10h，出炉后缓慢冷却。

13）各部尺寸进行检查测量，现场安装同步齿轮。