Вирівнювання колінчастої шестерні та шестерні: повний посібник із регулювання сітки для обертових печей і кульових млинів

Правильно відрегульований зубчастий вал і шестерня є одним із найважливіших факторів, що визначають тривалість роботи великої обертової машини без незапланованих простоїв. У обертовій печі, кульовому млині, млині SAG або сушарці відкритий привід передає повний крутний момент, необхідний для обертання оболонки, яка може важити сотні або тисячі тонн. Коли обхват і шестерня не вирівняні належним чином, наслідки передбачувані: прискорене зношування зубів, ненормальний шум і вібрація, нерівномірний контакт, перегріте мастило та, зрештою, пошкодження або перелом зуба.

Найпоширенішою причиною передчасного виходу з ладу подпруги є не погана якість. Це неправильне вирівнювання — і цьому можна запобігти.

У цьому посібнику пояснюється, що означає правильне вирівнювання обхвату та шестерні, як це виміряти, що викликає зміщення та як проводити систематичне регулювання сітки. Він написаний для інженерів з технічного обслуговування, менеджерів з обладнання та груп із закупівель, відповідальних за цементні печі, фабрики з переробки мінеральної сировини, вапнякові печі та інше велике роторне обладнання.

Yile Machinery виготовляє на замовлення зубчасті колеса, шестерні та шестерні для обертових печей, кульових млинів, дробарок та інших важких промислових застосувань. Ми постачаємо повні набори шестерень із відповідними профілями зубів, точною механічною обробкою та повним контролем розмірів для підтримки надійної довгострокової роботи приводу.

Що насправді означає 'вирівнювання подпруги та шестерні'?

Вирівнювання в приводі з відкритою передачею означає геометричне співвідношення між зубчатим колесом і шестернею в трьох вимірах:

• Радіальне положення — міжцентрова відстань між колінчастою шестернею та шестернею, яка визначає робочий люфт і розподіл навантаження на зуб.

• Осьове положення — бічний зсув між шириною поверхні зубчастого колеса та шириною поверхні шестерні, який визначає, чи зачеплено всю поверхню зуба чи лише одну кромку.

• Кутова орієнтація — паралельність осі валу шестерні відносно осі обхвату шестерні, яка визначає, чи рівномірно зачіпаються зуби по всій ширині торця, чи навантаження зосереджується на одному кінці.

Усі три розміри мають відповідати специфікації одночасно. Виправлення лише одного без перевірки інших є поширеним джерелом постійних проблем з вирівнюванням.

На додаток до статичного вирівнювання, колінчаста передача також повинна працювати з прийнятним радіальним і торцевим биттям під час роботи. Геометрично правильний, але встановлений ексцентрично кожух, або кожух печі, що має постійний вигин, спричинить циклічну зміну умов сітки, яку жодна процедура статичного вирівнювання не зможе повністю виправити.

Чому відбувається зміщення обхвату

Розуміння першопричини невідповідності є важливим перед спробою будь-якого регулювання. Найбільш поширені причини:

1. Осідання основи або структурний рух

Згодом бетонні фундаменти, що підтримують піч або млин, стійку шестерні та коробку передач можуть осісти нерівномірно. Навіть кілька міліметрів осідання диференціала можуть змістити центр шестерні відносно центру хрестовини та суттєво змінити люфт і схему контакту.

2. Деформація кожуха печі або млина

Кожух обертової печі, який був перегрітий, відремонтований зварюванням або підданий нерівномірному термічному циклу, може утворити постійну дугу або овальність. Корпус кульового млина, який був пошкоджений, відремонтований або в якому виникли проблеми з шиною або цапфою, також може працювати з підвищеним радіальним биттям. Ці умови призводять до того, що ефективна міжцентрова відстань між шестернею та шестернею циклічно змінюється з кожним обертом.

3. Зношеність або невідповідність шин і опорного ролика

У обертовій печі шини (кільця для їзди) і опорні ролики несуть повну вагу оболонки. Якщо опорні ролики зміщені, зношені нерівномірно або встановлені під неправильним кутом перекосу, вісь печі зміститься. Це безпосередньо впливає на положення обхвату шестерні відносно шестерні. Щоб отримати відповідну інформацію про шини печі та поведінку опорного ролика, перегляньте нашу технічну статтю шина обертової печі, опорне кільце та опорний ролик контактні напруги та режими відмови.

4. Знос підшипника шестерні

Шестерня обертається в двох підшипниках, встановлених на підставці шестерні. Коли ці підшипники зношуються, шестерня опускається або зсувається, змінюючи міжосьову відстань і форму контакту. Зазор підшипника слід вимірювати та порівнювати зі специфікацією обладнання під час кожної великої перевірки.

5. Проблеми з кріпленням обхвату

Неправильне затягування болтів, нерівні зазори між з’єднаннями або забруднена поверхня кріплення можуть призвести до ексцентричного руху шестерні або з надмірним торцевим биттям на сегментованому зубчастому колесі. На редукторі повного кола неправильне прилягання до фланця кожуха або нерівномірне теплове розширення можуть призвести до подібних наслідків.

6. Теплові ефекти під час експлуатації

Великі печі та млини працюють при підвищених температурах. Диференціальне теплове розширення між кожухом, колінчастою передачею, шестернею та фундаментом може змінити умови вирівнювання між холодним запуском і нормальною робочою температурою. В ідеалі вирівнювання має бути перевірено при робочій температурі, або теплове зростання має бути враховано в цільових значеннях холодного вирівнювання.

7. Заміна шестерні або шестерні без повного регулювання

Встановлення нової подвійної шестерні або шестерні без виконання повної перевірки центрування є однією з найпоширеніших помилок технічного обслуговування. Навіть якщо розміри нової шестерні правильні, необхідно перевірити наявне положення шестерні, стан підшипника та геометрію фундаменту, перш ніж нову шестерню ввести в експлуатацію.

Ключові параметри вирівнювання та їх допустимі діапазони

Наступні параметри необхідно вимірювати та контролювати під час будь-якої процедури вирівнювання подпруги. Прийнятні значення залежать від розміру обладнання, модуля редуктора, робочої швидкості та специфікації виробника. Наведені нижче значення є репрезентативними для великих приводів з відкритою передачею; завжди зверніться до документації оригінального обладнання щодо обмежень, що стосуються конкретного проекту.

Люфт

Люфт - це зазор між боковими сторонами зубів, що сполучаються, виміряний на ділильному колі в тангенціальному напрямку. Це необхідно для запобігання заклинювання зубів через температурне розширення, товщину мастильної плівки та виробничі допуски.

Занадто малий люфт може призвести до заклинювання зубів, перегріву та потертостей. Занадто великий люфт допускає ударне навантаження на кожному зубі та може прискорити знос, особливо під реверсивними або змінними навантаженнями.

Люфт вимірюється за допомогою циферблатного індикатора, встановленого тангенціально на ділильному колі, при цьому зубчаста передача утримується нерухомо, а шестерня обертається в діапазоні люфту. Щоб визначити ексцентриситет, його слід виміряти в кількох точках по окружності зубчастого колеса.

Радіальне биття поясної шестерні

Радіальне биття - це зміна відстані від центру зубчастої передачі до кінчиків зубів під час обертання шестерні на один повний оберт. Це викликано ексцентриситетом кріплення шестерні, деформацією корпусу або помилкою у виготовленні шестерні.

Надмірне радіальне биття викликає циклічну зміну люфту. У тісному місці зуби можуть зачепити. У нещільному місці виникає ударне навантаження. Навантаження на підшипник шестерні також змінюється з кожним обертом, прискорюючи знос підшипника.

Прийнятне радіальне биття для зубчастих передач із великим обхватом зазвичай знаходиться в діапазоні від 1,0 до 3,0 мм загального показання індикатора (TIR), залежно від діаметра шестерні та модуля. Виробники обладнання та стандарти передач, такі як DIN 3962 або AGMA 2000, надають певні допуски.

Торцеве биття (осьове биття)

Торцеве биття - це зміна осьового положення торця зубчастого колеса під час його обертання. Це викликано помилками монтажу, викривленням фланця корпусу або нерівним монтажем сегмента.

Надмірне биття торця спричиняє аксіальний зсув контактної поверхні під час кожного оберту, по черзі навантажуючи один край поверхні зуба, а потім інший. Це призводить до нерівномірного зносу по ширині зуба та може спричинити навантаження на край і поломку зуба.

Прийнятне торцеве биття зазвичай становить від 1,0 до 2,5 мм TIR для зубчастих коліс із великим обхватом, залежно від ширини торця та модуля.

Шаблон контакту

Схема контакту є найбільш прямим показником якості вирівнювання. Він показує, де на боці зуба відбувається фактична передача навантаження в умовах експлуатації.

Правильна модель контакту повинна:

• Покривайте щонайменше 70% площі активного боку зуба

• Бути центрованим по ширині поверхні зуба (без навантаження на край)

• Бути відцентрованим по висоті зуба (без навантаження на кінчик або корінь)

• Будьте послідовними щодо кількох зубів і кількох положень навколо шестерні

Схема контакту оцінюється шляхом нанесення тонкого шару маркувальної суміші (берлінської лазурі або еквівалента) на кілька зубів шестерні, обертання приводу під невеликим навантаженням і перевірки схеми передачі на зубцях колінчастої шестерні.

Паралельність валу шестерні

Вісь вала шестерні повинна бути паралельна осі хрестовини. Кутове зміщення в горизонтальній площині (перекіс) або вертикальній площині (нахил) призводить до того, що контактний малюнок зосереджується на одному кінці поверхні зуба. Це іноді описують як 'кінцеве навантаження' або 'краєвий контакт'.

Паралельність вимірюється за допомогою прецизійних рівнів, лазерних приладів для вирівнювання або циферблатного індикатора, що обертається по валу шестерні та поверхні шестерні. Виправлення вимагає встановлення прокладок або зміни положення опори шестерні.

Покрокова процедура вирівнювання обхватної шестерні та шестерні

Наступна процедура застосовується до запланованої перевірки вирівнювання або переналагодження під час запланованого вимкнення. Передбачається, що подпруга та шестерня вже встановлені, а машину безпечно ізольовано, заблоковано та охолоджено до температури навколишнього середовища.

Крок 1: Підготуйте та задокументуйте базові умови

Перш ніж робити будь-які налаштування:

• Запишіть поточний люфт у чотирьох або більше точках навколо обхвату.

• Виміряйте та запишіть радіальне та торцеве биття обхватної шестерні.

• Огляньте та сфотографуйте поточну структуру контакту зубів на обох колесах і шестернях.

• Виміряйте та запишіть зазори підшипників шестерень.

• Огляньте вал-шестерню на биття.

• Перевірте фундамент і стійку шестерні на наявність тріщин, осідок або ослаблених анкерних болтів.

• Перегляньте попередні записи про вирівнювання та історію технічного обслуговування.

Ця базова документація має важливе значення для розуміння того, що змінилося після останнього вирівнювання, і для перевірки ефективності будь-яких виправлень.

Крок 2: Виміряйте та виправте биття обхвату

Вимірюйте радіальне та торцеве биття за допомогою циферблатного індикатора, встановленого на фіксованій опорній точці, при цьому кінчик індикатора торкається кінчиків зубів шестерні або поверхні шестерні.

Якщо биття перевищує допустиму межу:

• Перевірте кріпильні болти на правильний момент затягування та рівномірну послідовність затягування.

• Огляньте монтажну поверхню та поверхні з’єднань на наявність забруднень, задирок або пошкоджень.

• Перевірте фланець корпусу або монтажне кільце на предмет деформації.

• На сегментованому редукторі переконайтеся, що всі сегментні з’єднання правильно зібрані та що зазори між з’єднаннями відповідають специфікації.

• Якщо биття спричинене деформацією корпусу, для виправлення може знадобитися ремонт корпусу або інший підхід до монтажу.

Не приступайте до вирівнювання шестерні, доки биття зубчастого колеса не буде в допустимому діапазоні. Вирівнювання шестерні щодо шестерні, яка працює ексцентрично, не дасть стабільного результату.

Крок 3: Встановіть правильну міжцентрову відстань (люфт)

Коли зубчаста передача працює належним чином, відрегулюйте положення шестерні, щоб досягти заданого люфту в найтужнішій точці обертання шестерні.

• Перемістіть стійку шестерні радіально в бік або від обхвату.

• Для точного регулювання використовуйте прокладки під основою стійки шестерні.

• Виміряйте люфт у найбільш вузькій точці обертання обхвату (мінімальне положення биття).

• Люфт у найвільнішій точці (положення максимального биття) буде більшим; ця варіація є прийнятною в межах допуску на биття.

• Запишіть люфт у чотирьох або більше положеннях після регулювання.

Крок 4: Вирівняйте вал-шестерню паралельно осі колісної шестерні

Перевірте паралельність вала шестерні відносно осі обхвату шестерні як в горизонтальній, так і у вертикальній площинах.

• Використовуйте прецизійний рівень або лазерний прилад для вирівнювання, щоб виміряти кут нахилу вала шестерні.

• Порівняйте з кутом осі зубчастого колеса, виміряним на торці шестерні або корпусі.

• Виправте кутове зміщення, встановивши прокладку на підставці шестерні з одного кінця.

• Перевірте люфт після будь-якого кутового регулювання, оскільки прокладка одного кінця опори шестерні також трохи змінює міжцентрову відстань.

Крок 5. Перевірте шаблон контакту

Нанесіть маркувальну суміш на п’ять-десять послідовних зубців шестерні. Оберніть привід під невеликим навантаженням (без навантаження або з низьким навантаженням) на кілька обертів. Зупиніться та огляньте схему передачі на зубцях обхватної шестерні.

Оцініть шаблон за критеріями, описаними раніше:

• Якщо візерунок розташований по центру та охоплює достатню площу, вирівнювання прийнятне.

• Якщо візерунок зміщений до одного краю поверхні зуба, вал шестерні не паралельний осі колової шестерні. Виправте кутове вирівнювання та перевірте ще раз.

• Якщо візерунок зміщений у бік кінчика або кореня зуба, міжцентрова відстань може бути неправильною, або профіль зуба може мати знос, що перешкоджає правильному контакту. Повторно перевірте люфт і огляньте профілі зубів.

• Якщо малюнок нерівномірний у різних положеннях навколо шестерні, биття шестерні в обхваті все одно може бути надмірним.

Повторюйте процес розмітки та налаштування, доки не буде досягнуто задовільний шаблон контакту.

Крок 6: Затягніть і зафіксуйте всі кріплення

Після досягнення прийнятного вирівнювання:

• Затягніть усі анкерні болти опори шестерні до вказаного крутного моменту.

• Зафіксуйте або зафіксуйте всі прокладки.

• Затягніть болти кріплення обхвату шестерні до вказаного крутного моменту в правильній послідовності.

• Застосуйте фіксатор різьблення або механічний фіксатор, де зазначено.

• Запишіть усі остаточні значення вирівнювання.

Крок 7. Запустіть під навантаженням і перевірте повторно

Після повернення машини в експлуатацію:

• Контролюйте вібрацію, шум і температуру протягом початкового періоду обкатки.

• Після перших 24-48 годин роботи під навантаженням перевірте схему контакту ще раз.

• Повторно перевірте люфт після першого тижня експлуатації, оскільки початкове осідання кріплень і прокладок може спричинити невеликі зсуви.

• Переконайтеся, що система змащення правильно наносить мастило на боки зубів.

Поширені помилки вирівнювання та як їх уникнути

Вирівнювання подпруги та шестерні після заміни

Коли встановлюється нова шестерня або шестерня, повна процедура вирівнювання є обов’язковою, навіть якщо стара шестерня була в тому ж положенні. Причини включають:

• Нова шестерня може дещо відрізнятися від розмірів зношеної шестерні, яку вона замінює.

• Шестерня могла бути змінена під час зняття.

• Умови фундаменту могли змінитися з часу попереднього встановлення.

• Нова передача може мати інші характеристики биття, ніж стара передача.

Для клієнтів, які шукають запасні колеса та шестерні, Yile Machinery може надати відповідні комплекти шестерень із задокументованими профілями зубів, звітами про перевірку розмірів та сертифікатами випробування матеріалів. наш важкі колінчасті шестерні та зубчасті кільця виготовляються відповідно до стандартів DIN, AGMA або стандартів, визначених замовником, і доступні для обертових печей, кульових млинів, млинів SAG та іншого великого обертового обладнання.

Якщо ви оцінюєте, чи слід відремонтувати або замінити пошкоджену подпругу перед виконанням процедури вирівнювання, перегляньте наш відповідний посібник: Ремонт або заміна кільця — як прийняти правильне рішення щодо обертових печей і кульових млинів.

Змащення та його зв’язок із центруванням

Правильне центрування та правильне змащення взаємозалежні. Добре відрегульована зубчаста передача, яка недостатньо змащена, все одно вийде з ладу передчасно. Правильно змащений привід, який не відрегульований, також передчасно вийде з ладу.

Мастила для відкритих зубчастих передач для зубчастих передач із великим коміром зазвичай являють собою високов’язкі, адгезивні, асфальтові або синтетичні суміші, що наносяться розпилювачем або крапельним способом. Мастильний матеріал повинен:

• Дотягніться до боків зубів перед зачепленням

• Утворіть плівку достатньої товщини, щоб запобігти контакту металу з металом під навантаженням

• Стійкість до відцентрового відкидання на робочій швидкості тангажу

• Залишається ефективним в діапазоні робочих температур

• Не змивайте у мокрому або вологому середовищі

Ознаки того, що змащування сприяє зносу, пов’язаному з центруванням, включають:

• Мастило накопичується лише на одному краї поверхні зуба, що вказує на осьове зміщення

• Сухі або глазуровані поверхні зубів у вузькій точці обертання шестерні, що вказує на недостатній люфт

• Перегрів у сітчастій зоні, що вказує на надмірне контактне напруження через зміщення або неправильний люфт

• Швидке витрачання мастила, що вказує на те, що система нанесення не досягає правильної зони зубів

Після будь-якого регулювання вирівнювання переконайтеся, що точка нанесення мастила все ще правильно розташована відносно нового місця зачеплення шестерні.

Коли звертатися за інженерною підтримкою

Деякі умови вирівнювання перевищують те, що можна виправити за допомогою стандартного регулювання стійки шестерні. Розгляньте можливість залучення спеціаліста-інженера, коли:

• Радіальне биття кільцевої передачі перевищує 5 мм TIR і не може бути зменшене шляхом перемонтажу

• Кожух печі або млина демонструє видиму деформацію або постійний вигин

• Врегулювання фундаменту є поступовим і триває

• Схеми контакту залишаються незадовільними після кількох спроб вирівнювання

• Конструкція стійки шестерні тріснула, спотворена або втратила свою початкову геометрію

• Машина має історію неодноразових поломок передач, незважаючи на попередню роботу з вирівнювання

У цих випадках основною причиною може бути структурний або механічний стан, який вимагає інженерної оцінки, що виходить за рамки стандартної процедури вирівнювання.

Клієнтам, які планують суттєве зупинення, пов’язане із заміною кільцевої шестерні або шестерні, Yile Machinery може надати технічну підтримку, включаючи перегляд креслень шестерні, перевірку розмірів і виготовлення відповідних замінних компонентів. Перегляньте наш повний асортимент важкі частини промислового обладнання, включаючи кільцеві шестерні, шестерні, вали, шини, ролики та лиття.

Часті запитання

Як часто слід перевіряти центрування зубчастого колеса та шестерні?

Для більшості цементних печей і заводів з переробки корисних копалин вирівнювання слід перевіряти під час кожного значного запланованого зупинення — зазвичай кожні 12-24 місяці залежно від умов експлуатації. Його також слід перевіряти відразу після будь-якої з наступних подій: заміни кільцевої шестерні або шестерні, значного ремонту або модифікації фундаменту, ремонту корпусу печі чи млина, капітальної заміни підшипника або будь-якої раптової зміни вібрації, шуму чи форми контакту.

Який правильний люфт для шестерні з великим обхватом?

Правильний люфт залежить від модуля редуктора, діаметра ділильного кола, робочої температури та специфікації виробника обладнання. Як загальний орієнтир, люфт у самій вузькій точці обертання шестерні зазвичай становить від 0,5 до 4,0 мм для модулів між M10 і M55. Завжди зверніться до документації оригінального обладнання або рекомендацій виробника передач для конкретного застосування.

Чи можна перевірити вирівнювання обхвату під час роботи машини?

Деякі вимірювання, включаючи моніторинг вібрації, оцінку шуму, температуру мастила та візуальне спостереження за зоною контакту, можна виконувати під час роботи. Однак для прямого вимірювання люфту, биття та форми контакту потрібно зупинити машину та безпечно ізолювати її. Перевірки теплового вирівнювання за допомогою інструментів з температурною компенсацією в деяких випадках можна виконувати під час роботи.

Що спричиняє велике радіальне биття колінчастої шестерні після встановлення?

До поширених причин належать неправильна послідовність затягування або момент затягування болтів, забруднення на монтажній поверхні, нерівні зазори з’єднань сегментів, деформація фланця корпусу та термічна деформація під час початкової експлуатації. У деяких випадках сам механізм може мати виробниче биття, яке було в межах допуску, але стає очевидним під час експлуатації. Біє слід вимірювати до і після першого робочого циклу при повній температурі.

Чи варто міняти шестерню одночасно з колінчастою передачею?

Не обов’язково, але шестерню слід уважно перевіряти під час кожної заміни зубчатого колеса. Зношена шестерня зі зменшеною товщиною зуба, неправильним профілем або пошкодженням поверхні прискорить зношування нової обхватної шестерні. Якщо термін служби шестерні добігає кінця, заміна обох компонентів разом під час однієї зупинки зазвичай є більш економічною, ніж заміна їх окремо.

Яка інформація потрібна Yile Machinery, щоб виготовити запасний набір зубчастого колеса та шестерні?

Щоб надати повний технічний огляд і пропозицію, найбільш корисна інформація включає: креслення шестерні або детальні польові вимірювання, тип шестерні та кількість сегментів, модуль і кількість зубів, ширину поверхні та зовнішній діаметр, вимоги до матеріалу та твердості, стандарт точності шестерні, тип обладнання та застосування, кількість, необхідну дату доставки та порт призначення. Якщо креслення недоступні, зразки, фотографії та польові вимірювання можна використовувати як відправну точку для зворотного проектування.

Готові придбати на заміну подпругу або шестерню?

Незалежно від того, чи плануєте ви заплановану заміну, реагуєте на несподіване пошкодження чи готуєтеся до серйозної зупинки, Yile Machinery може підтримати ваш проект із виготовленими на замовлення колінними шестернями, шестернями та відповідними комплектами передач.

Щоб подати запит на технічний огляд або пропозицію, надайте:

• Креслення передач або наявні специфікації

• Тип, модель і застосування обладнання

• Модуль, число зубів, ширина грані і зовнішній діаметр

• Вимоги до матеріалу і твердості

• Кількість сегментів (за наявності)

• Кількість і необхідний термін доставки

• Країна або порт призначення

• Фотографії наявного обладнання або пошкоджених компонентів

Наша команда інженерів розгляне ваші вимоги та надасть детальну технічну відповідь. Ми виготовляємо кільцеві шестерні та шестерні як окремі частини, так і невеликі партії для заміни, модернізації та OEM-проектів у цементній, гірничодобувній, мінерально-обробній, вапняній та інших галузях важкої промисловості. Переглянути наш повний асортимент продукції або зв’яжіться з нами безпосередньо, щоб обговорити ваші вимоги.