斗轮取料机控制电缆蜗轮蜗杆减速机改造

陈新峰　王　宁　刘华林　韩　斌

1 河北港口集团港口机械公司　2 神华黄骅港务公司



斗轮取料机控制电缆蜗轮蜗杆减速机改造

陈新峰1王宁2刘华林2韩斌2

1 河北港口集团港口机械公司2 神华黄骅港务公司

斗轮取料机控制电缆涡轮蜗杆减速机在螺旋传动中产生轴向运动，造成蜗杆支撑轴承损坏、减速机涡轮磨损甚至减速机中蜗杆断裂等现象。为解决向下轴向运动问题，根据控制电缆减速机的结构及现场的有限空间，在蜗杆的轴头上安装推力球轴承，改造了减速机蜗杆固定方式。改造后的机构延长了减速机使用寿命，提高了设备的使用率。

减速机 ；涡轮蜗杆；推力球轴承；游隙；改造

1　控制电缆减速机结构和故障原因分析

控制电缆是斗轮取料机的核心部分，连接着取料机与中央控制室之间的信号及取料机各机构运行的信号传递，如果控制电缆减速机出现故障，控制信号就无法传输， 则取料机无法作业。神华黄骅港务公司使用的斗轮取料机控制电缆减速机是由意大利SPECIMAS公司生产的涡轮蜗杆传动减速机，型号为po:120-serie:594；其工作原理是减速机上方的立式电机带动蜗杆转动，从而带动蜗轮转动，蜗轮与控制电缆卷筒电机轴采用键连接，进而使控制电缆卷盘转动，见图1。

图1　控制电缆驱动装置

如图2所示，控制电缆减速机采用的蜗轮蜗杆传动，由于蜗轮蜗杆传动相当于螺旋传动，当蜗杆转动带动蜗轮转动时，受反作用力的影响，在蜗轮转动的同时，蜗杆会受到与蜗轮转向相反的轴向力。负载越大，轴向力就越大，这样会导致蜗杆轴向运动，造成蜗轮蜗杆及其固定轴承的磨损。如果长时间运行，则会导致蜗杆产生轴向间隙，使系统的传动精度降低，磨损加剧，产生转动振动及噪声。

图2　控制电缆蜗杆蜗轮减速机结构图

此控制电缆蜗轮蜗杆减速机的蜗轮用青铜材料制成，而蜗杆则采用较硬的淬硬至HRC4555的45# 钢制成，经过长时间运转，蜗轮与蜗杆的接触面上出现磨损，产生铜沫和铁屑会下沉到减速机的底部，致使减速机底部的蜗杆支撑轴承磨损，损坏支撑轴承，导致减速机齿轮油变质，从而产生一系列问题。

2　改造方案

2.1改造思路

根据以上的问题，只要能阻止减速机中蜗杆的轴向运动，就可以从根本上解决问题。从控制电缆减速的结构上分析，本减速机的蜗杆下方虽已安装了固定螺母，防止蜗杆向上的轴向运动，但阻止不了蜗杆的向下轴向运动，如图3所示。

图3　改造前蜗杆固定图

为了防止蜗杆向下的轴向运动，应根据蜗轮蜗杆减速的结构形式及实际尺寸，增加1套可以防止蜗杆向下轴向运动的装置，其原理是间接地在蜗杆的轴头上安装推力球轴承，防止蜗杆轴向运动。

图4　改造后蜗杆固定图

2.2改造步骤

图4为改造后的蜗杆固定图，具体改造步骤为：法兰盘即件1，用4条M8×25螺栓连接在蜗杆正下方的减速机箱体上，带顶尖的轴即件3置于蜗杆底部，上部顶尖插入蜗杆低端的盲孔内，下部安装推力球轴承，并且轴承伸出轴头约 2 mm；下部用调节螺杆即件6作用于推力球轴承上，阻止蜗杆向下的轴向运动，件4与件5为锁紧平垫及锁母，防止调节螺杆松动。

件1为直径∅130mm、长度为85 mm的法兰盘，材质为45# 钢，法兰盘固定在减速机底部外壳上，根据减速机结构参数及推力球轴承的尺寸，将法兰盘上端加工成直径∅68 mm、长度45 mm的孔，下端加工成M64 × 4、长40 mm的螺纹孔，见图5。

图5　件1及件6

件2为推力球轴承，根据减速机结构及尺寸，选择51307推力球轴承。根据减速机型号可知减速机参数见表1。

表1　减速机参数

件3为一带顶尖的圆盘，材质为45号钢，用以连接蜗杆与推力轴承，并且传递压力(见图5件6)；件4为直径∅70 mm厚度为5 mm的垫片，材质为45号# 钢(见图5件6)。

件5为直径∅64 mm厚度为50 mm紧固螺母，材质为45# 钢(见图6)。

图6　件3、件4、件5

件6为直径∅64 mm长度为75 mm调节螺栓，上端加工成M64×4的螺纹，下端为长度为38 mm的方头，材质为45号钢，方便拆卸及调节蜗杆游隙(见图5)。

增加此装置后，防止了蜗杆向上的径向运动，而且分担了蜗杆支撑轴承的承载力，延长支撑轴承寿命。根据减速机蜗杆的游隙不同，可以使用调节螺栓，使蜗杆的游隙达到稳定所需要的条件。

3　结语

通过此次改进后，防止了斗轮取料机控制电缆减速机蜗杆的轴向运动，降低了蜗轮磨损，延长了蜗杆支撑轴承的寿命，提高了设备的使用率。该改造方案在黄骅港一期斗轮机取料机实施1年，控制电缆减速一直运行正常，消除了振动等缺陷，效果良好。

[1]徐灏.机械设计手册第2分册(第二版)[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]徐灏.机械设计手册第4分册(第二版)[M].北京：机械工业出版社，2002.

Reconstruction of Worm Gear Reducer for Cable Control in the Bucket Wheel Reclaimer

Chen Xinfeng1Wang Ning2Liu Hualin2Han Bin2

1 Hebe port group port machinery company2 Shenhua Huanghua Harbour Administration Co., Ltd

The axial movement of the control cable worm reducer is induced in the bucket wheel reclaimer during helical gearing process, which will cause failure of supporting bearings, the worm wheel to be worn out and fracture in the worm reducer. In order to prevent the downward axial movement, the fixation method has been devised by installing the ball thrust bearing at the shaft end of endless screw based on the space and structure dimensions of the control cable worm reducer. Through the one-year practical experiment, the reconstructed mechanism presents advantages of long operation life span and high utilization ratio.

reducer; worm gear reducer; ball thrust bearing; clearance; reconstruction

2016-01-30

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.04.014

陈新峰： 066000，河北秦皇岛海港区开滦路5号