桥式起重机减速机故障诊断与维修
【】随着中国经济规模的扩大，工程机械行业也得到了飞速的发展。目前，在交通上，工厂里，港口间，建筑工地中都能看到起重机的身影。在起重机作业过程中，常常会出现许多故障，其中减速机出现故障的现象最为普遍。为了减少减速机在使用过程中发生故障，能够及时发现并及时的去排除，避免不必要的损失，防止事故的发生，本文对减速机故障进行诊断和分析，并提出了维护和修理的若干方案，希望对今后的研究有一定的帮助。引言 1一、减速机的工作原理和基本结构 2（一）减速机的工作原理 2（二）减速机的基本构造 2二、桥式起重机的基本概述 2（一）国内起重机械设备的发展 2（二）起重机械的分类 2（三）桥式起重机 4（四）桥式起重机的主要构造 5三、桥式起重机中减速机故障诊断和维修 6（一）减速机的应用和分类 6（二）桥式起重机（ZHQ型）减速机的基本构造 7（三）桥式起重机减速机故障诊断和维修 9四、桥式起重机减速机的日常保养（ZHQ型） 15总结 16参考文献 17致谢 18引言随着国内经济的飞速发展，工程机械行业也随之兴起，成为国家的基础支柱产业，在国民经济中占有重要的地位。其中，起重机械行业作为重要的一部分引起了人们的广泛关注。桥式起重机普遍的被用到冶金，建筑，港口码头等各个领域，ZHQ减速机作为桥式起重机中重要的组成部分，对桥式起重机的运行起到了重要的作用。没有起重机械，很多工作任务都不能及时完成。在桥式起重机工作过程中，会出现许多问题，其中，ZHQ减速机故障就是最常见的问题。ZHQ减速机在运行过程中，会出现轴承和齿轮表面损伤的情况，或是减速机齿轮轮齿失效，以及漏油的问题，如何诊断减速机在运行中所出现的状况和对出现故障的维修是本文要讨论的，根据我在桥式起重机工作中遇到的减速机故障，本文将对桥式起重机中减速机所出现的故障进行诊断和维修。一、减速机的工作原理和基本结构随着国内各项建设项目的进行，起重机械越来越多的进入到人们的视野中。与此同时，起重机械的日常管理就显得尤为重要。在现代化生产中，绝大部分的生产机械是采用电动机来拖动。作为生产中的关键生产设备，减速机在传递动力与运动的机构中已经得到相当广泛的应用。（一）减速机的工作原理减速机一般用于低转速大转矩的传动设备，是原动机与工作机之间独立的闭式传动装置。由于输入齿轮轴的轮齿与输出齿轮轴的轮齿啮合在一起，而输出齿轮轴的轮齿数少于输出轴上大齿轮的轮齿
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数，根据轮齿比与转速比成反比，当动力源或其他传动机构的高速运动，通过输入齿轮轴传到输出轴后，输出轴便得到了低于输入轴的低速运动，从而达到减速的目的。（二）减速机的基本构造减速机主要是由传动机构、轴、轴承、箱体级附件所组成。其基本结构有三大部分：齿轮、轴及轴承。小齿轮与轴制成一体，称齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下，如果轴的直径为d，齿轮齿根圆的直径为df，则当df-d≤6～7mn时，应采用这种结构。而当df-d＞6～7mn时，采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定平键联接，轴上零件利用轴肩、轴套和轴承盖作轴向固定。轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油，进行润滑。箱座中油池的润滑油，被旋转的齿轮溅起飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面坡口后，通过导油槽流入轴承。二、桥式起重机的基本概述（一）国内起重机械设备的发展 图2-1起重机的使用概况起重机是对货物，原材料，或者一些重量比较大的设备进行升降或者搬运的一种机械装置。如图2.1所示，不同领域都用到了起重机，港口，交通，建筑工地等都可以看到起重机的身影，没有起重机，很多工作都不能及时的完成。（二）起重机械的分类如表2-2，起重机械基本可以分为三种类型。表2-2起重机的分类1.小型的起重设备 小型起重设备构造简单，比较单一的升降结构，使重物单一的升降运动。主要包括电动葫芦、手动葫芦，卷扬机，千斤顶等等。2.大型的起重设备 一般来说，有桥架型、堆垛型、臂架型、线索型，平常常见的主要是桥架型和臂架型起重机。桥架型起重机。主要包括桥式起重机、门式起重机、梁式起重机、卸装桥等，它除了可以让重物起升，下降，还能让重物在水平和左右方向进行运动。臂架型起重机。主要包括悬臂起重机、塔式起重机、流动式起重机、门式起重机等等，因为臂架型起重机具有旋转、变幅、起升和行走机构，所以可以在一定的空间内对重物进行搬运。3.升降机升降机是一种沿着导轨升降的起重机械。如图2-3所示，升降机主要由行走机构、液压机构、电动控制机构、支撑机构组成的一种设备。是一种在垂直上下通道上载运人或者升降货物的平台。图2-3升降机（三）桥式起重机1.特点 桥式起重机是一种桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿轨道横向运行，构成矩形的工作范围这样就可以利用桥架下面的空间调运物料，不受地面设备的阻碍，由于它的两端坐落在高大的水泥柱或金属支架上，形状似桥，所以又称“天车”。 桥式起重机一般由桥架、运行机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几大部分组成。2.分类（1）通用桥式起重机①吊钩桥式起重机吊钩式起重机由起重小车、桥架、大车运行机构以及电气控制设备等四个部分组成。如图2-3，由于起重机使用的环境不同，所以司机室可以固定在桥架中间或者两侧。1司机室 2登梯 3小车 4主梁 5大车导电架 6平衡梁 7端梁图2-3吊钩桥式起重机结构示意图②电磁桥式起重机 该起重机的基本构造与吊钩桥式起重机有些类似，区别在于电磁桥式起重机的挂钩上，挂了一个直流电磁铁也称为电磁吸盘。主要用来调运一些具有导磁性的重物。③抓斗桥式起重机 抓斗桥式起重机有一个抓斗，它用钢丝绳结合抓斗、起升机构和开闭机构来对重物进行抓取。④三用桥式起重机 该起重机机型特殊，它既可以用吊钩来吊取重物，还可以用吊钩吊挂抓斗来搬运材料，若遇到黑色金属材料，还可以更换，换上电磁盘来对货物进行吊运。（2）专用桥式起重机①防爆桥式起重机主要用在采矿类行业，有的工厂也会用此类起重机,根据使用环境的不同，将矿用防爆桥式起重机规定为一类，工厂用防爆起重机规定为二类。②冶金桥式起重机主要用于炼钢和轧钢，其基本结构与通用的桥式起重机相同，专门配置了自己的取物装置。如冶金车间的作业量大，所要取的重量可能达到数百吨。③绝缘桥式起重机（3）电动梁式起重机①电动单梁起重机为了保证起重机的电动葫芦运行过程中不脱轨，应该在轨道的两端加上弹性缓冲器。②电动单梁悬挂起重机（四）桥式起重机的主要构造 大部分的桥式起重机都是由桥架、传动机构、电气控制系统三部分构成。1.桥架结构桥架的构造型式主要取决于主梁和端梁，分为单主梁桥架和双梁桥架，主梁与端梁刚性连接，主梁上有轨道，供起重小车运行比较典型的结构有箱型结构、四桁架结构和空腹桁架结构。（1）四桁架式由四片平面桁架组合成封闭空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构比，外形尺寸大，制造比较复杂。（2）箱型截面的板梁式正轨箱型双梁是一种广泛采用的方式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，结构简单，制造方便。偏轨箱型双梁和偏轨箱型单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主板，腹板组成，小车钢轨在主腹板上方，自重小，制造复杂。2.大车运行机构以及平台起重机的需要驱动装置来驱动大车的车轮转动。该驱动装置由驱动台车和平衡架构成。桥式起重机一般由电动机、制动器、减速器、车轮等零部件构成。3.起重小车小车是沿着轨道运行的，小车上装有旋转的机构，能够对重物或者集装箱进行旋转，方便定位。起重小车主要是由车架、电动机、减速器、制动器等机械设备构成。4.司机室司机室是起重机作业员进行作业的地方，因此需要有良好的构造，使得司机在作业时能够有良好的视野，各个开关，手柄，座椅等都应该考虑到司机，方便他们实施操作。司机室内不仅要有合适的照明条件，同时也要保证室内的温度，使司机能够正常作业。需要有安全的电气开关，这样才能让司机在作业时处于安全的环境中。5.减速机减速机是起重机中重要的附件之一，他通过降低转速来增大扭矩，使得桥式起重机起升、运行。因此，减速机的故障排除与维修维护就显得格外重要。三、桥式起重机中减速机故障诊断和维修（一）减速机的应用和分类1.类型起重机减速机主要用于起重机的运行、起升、回转和变幅这四大机构中。我国目前常用的起重机减速机类型，见表3-1。按齿面硬度分，可以分为软齿面、中硬齿面和硬齿面。按安装方式来分的话，主要有卧式、立式、套装式等多种。表3-1减速机类型齿面型号安装方式级数速比范围备注软齿面ZQ卧式28~50ZHQ卧式28~50圆弧齿轮ZQD卧式365~317包括ZQ大速比减速器ZSC立式314~160ZSCA立式套装314~160中硬齿面QJR三支点210~31.5QJS三支点340~200QJRS三支点340~200QJR-D卧式210~31.5QJS-D卧式340~200QJRS-D卧式340~200QJ-L立式316~100QF-T立式套装316`100ZQA卧式28~50硬齿面PJ卧式28~50QS悬挂套装314~100小齿轮硬齿面大齿轮软齿面2.应用减速机主要被用于原动机和工作机之间，拥有一整套完整结构的传动装置，通过降低转速和增大扭矩，来适应多种类型的工作。（二）桥式起重机（ZHQ型）减速机的基本构造1.减速机（ZHQ型）如图3-2所示，减速机主要由箱体，轴系零件和附件三部分构成。1通气器；2观察孔盖板；3紧固螺钉；4箱盖；5启箱螺钉；6定位销；7放油螺塞；8防漏垫圈；9油面指示器；10高速轴；11、23密封圈；12、13、21、27端盖；14低速轴；15平键；16、29调整垫片组；17/18、19螺栓、垫圈、螺母；20箱座；22轴套；24、30封油环；25、28滚动轴承；31、32、33螺栓、垫圈、螺母图3-2减速机（ZHQ型）构造2.箱体（ZHQ型）减速机的箱体用来支撑和固定轴系零件，如图3-3所示，应保证传动件轴线相互位置的正确性，所以轴孔必须精确加工。同样，箱体也必须具有足够的强度和硬度。为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体一般是呈现剖开式。图3-3减速机箱体构造3.轴组零件如图3-4所示，高速轴（输入轴）的小齿轮直径和轴的直径相差不大，故将小齿轮与轴制成一体。低速轴（输出轴）大齿轮与轴分开制造，用平键来固定。图3-4轴组零件示意图4.减速机附件（1）通气器通气器主要作用：使箱内的内外气流能够流通，这样箱内不会因为减速机在运转时产生的高温造成气压过大。这样很好的提高了箱内的密封性能，通气器一般来说会安装在箱盖的顶部或者安装在观察孔盖上，这样方便箱内的气体排出。（2）观察孔盖板方便在适当的位置观察减速机内部齿轮啮合情况，还可以通过观察孔向减速机内加润滑油，盖板下有纸质的密封垫片防止漏油。（3）启箱螺钉在箱盖侧边开设螺纹孔，方便箱盖与箱座分离，这样不会给开启箱盖带来困难。（4）油面指示器油面指示器主要是为了检查油面的高度，油面指示器应该放在便于观察和油面的稳定位置。油面指示器一般分为油标和油尺，这里用的是油尺。（5）起吊装置主要为了方便对减速机的搬运，需要在减速机上安装起吊的装置，箱座上铸有两个吊钩，用于调运整台减速机。（三）桥式起重机减速机故障诊断和维修桥式起重机作为一种大型的搬运机械，很好的降低了人们的劳动强度，也极大地提高了劳动效率，确保了日常生产的正常运作。尤其是在一些冶金，采矿，运输行业，人们为了追求效益，使起重机一直处于工作状态，长时间的这种超负荷运作通常会让起重机产生故障，导致影响生产。这种超负荷工作状态下，桥式起重机减速机通常会产生一些故障，一般而言有轴承和齿轮的表面损伤、减速机轮齿失效、润滑问题、结合面渗漏等。1.减速机轴承故障（ZHQ型）（1）轴承组成 减速机轴承一般由内环、外环、滚动体和保持架四部分构成。（2）常见故障减速机常见故障也一般由它的四部件中的一个或者多个损坏造成。初级损坏有磨损、出现缺口、表面腐蚀、电流损坏等；中级损坏包括散裂和破裂等；故障诊断和维修①通常的磨损都是由细小的研磨颗粒造成的。像沙子一样细小的研磨颗粒进入轴承，磨损滚道、旋转件和支撑架。如图3-5所示，轴承的表面也会因为磨损程度的不同呈现出不同程度的灰暗色，或者产生铜绿，出现浅绿色的油脂。图3-5轴承的磨损由于轴承一直处于运作状态，这就导致轴承的表面和支撑的材料也会有不同程度的磨损，使得研磨颗粒的数量越来越多，最终导致轴承无法使用，减速机停止运作。但如果只是轻微的磨损，这样的轴承可以在清洁之后继续使用，不会影响减速机工作。维修：研磨颗粒会因为减速机密封不严或是伴随受污染的润滑剂进入轴承，所以在安装前不要拆开轴承，要确保车间和工具的卫生；若轴承油脂变成绿的，则是因为密封不到位，需要对减速机进行检查或者密封改造。②不充分的润滑也会造成轴承磨损不充分的润滑是指润滑剂已经逐渐用完或者已经完全没有润滑性，主要体现在轴承磨损像镜面，表面由蓝色变成褐色。维修：加润滑剂的时候，要检查润滑剂是否已经到达轴承，若没到达，则要继续添加；再一个就是要经常频繁的进行润滑，这样才能减少轴承的磨损。③振动引起的磨损由于在固定时轴承容易振动，振动导致的磨损一般表现在轴承内部，滚道的沉陷，如图3-6所示，对于滚子轴承体现为矩形，对于球状轴承表现为圆形，滚道沉陷的底端会被氧化。图3-6滚子轴承因振动而磨损维修：在运输减速机过程中要保护轴承，通过径向预载保护保护轴承；可以准备一个底座来减少振动；最好使用球轴承来代替滚子轴承或加点润滑剂。④轴挤压而引起的散裂造成轴承散裂的原因是：错误的安装，使得轴向负荷；非定位轴承的堵塞也会造成轴承散裂；热膨胀时，轴运转的限度不能满足要求。维修措施：在安装轴承时进行自主调节和检查，要润滑轴承表面，如果轴和轴架间的温差无法减小，那么就需要给轴承提供更大的运转限度。⑤轴承裂缝如图3-7所示，在轴承安装时，用锤子或者坚硬的工具安装轴承，会导致轴承出现裂缝甚至断裂。3-7轴承圈断裂维修：避免使轴承遭受直接打击。用坚硬的工具安装会导致轴承中心法兰脱离，损坏轴承。2.减速机轮齿失效（ZHQ型）因为齿轮传动具有高效率，结构紧凑，使用寿命长等一系列的优点，所以齿轮传动作为一种传动形式被广泛的应用到机械传动中。但在齿轮的设计制造或者使用不当时，齿轮传动在工作时会发生失效的时候，影响了正常使用。常见的齿轮失效形式有断齿、磨损、点蚀、胶合。因此需要对减速机中的齿轮进行故障诊断和维修。（1）齿轮折断齿轮折断即齿轮断裂，导致减速机不能正常进行运作，甚至会造成重大事故。齿轮折断也可以分为疲劳过载折断和随机折断。一般圆柱齿轮的轮齿折断为全齿折断，锥形齿轮轮齿一般是部分折断。①疲劳折断疲劳折断是指轮齿在工作时，齿根处产生的弯曲应力为最大，加上齿根处过渡部分也存在着较大的弯曲应力，在反复的这种力的作用下，齿轮受的力远超材料的弯曲疲劳极限时，造成轮齿的瞬间折断。引起轮齿疲劳折断的原因有很多，如图3-8所示，齿轮的材料选取不当，设计时候对齿轮实际载荷的错误判断，齿轮的加工质量、精度等。图3-8齿轮的折断维护：为了防止齿轮发生疲劳折断，在选取齿轮前要优选齿轮的参数，安装时，要保持齿根的光洁度，调整齿根圆角的过渡区；增大轴和支撑物的刚度 来减轻齿轮的负载；适当的岁齿轮进行加工，提高齿轮的硬度，保持芯部的韧性。②齿面磨损齿面磨损，是指齿轮在啮合过程中，由于齿轮啮合之间存在着相对的滑动，使得齿轮表面发生摩擦损耗。齿面磨损是不可避免的，不论齿轮硬度有多强，齿轮在工作的时候都会发生磨损，而铁屑等细小颗粒更会加剧齿轮的磨损。维护：根据磨损的情况来对减速机轮齿进行维护。轻度磨损只需要加点润滑油，形成适度的油膜，这样就可以延长齿轮的使用寿命；中等磨损是指轮齿啮合的时候有一定的偏移，偏移量越大，磨损程度越大，只能改善润滑程度来维护；重度磨损指的是轮齿的齿面被磨削，齿轮的厚度明显变小，轮廓形状被破坏，这时候可与考虑换掉齿轮。（2）齿面点蚀齿面点蚀是指齿轮在长期的工作状态下，齿轮接触表面上受到磨损侵蚀，在齿面上能看到点状小坑，这是一种很常见的轮齿失效形式。如图3-9所示，造成的原因是齿轮在啮合过程中产生的摩擦力与相对滑动方向相反，产生脉动载荷，使得齿轮表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展后就形成了小坑，即齿面点蚀。图3-9齿面点蚀维护：为了防止过早的出现齿面点蚀，选用合适的材料，提高齿面的硬度；使齿面接触应力不超过材料的应力值，增大润滑油的黏度，这样才能减少齿面的点蚀，延长它的使用寿命。（3）齿面胶合齿面产生胶合，主要是由于轮齿经过长时间的摩擦，表面的油膜脱落，起不到润滑的作用，使得齿面金属相互扩散，从而造成胶合；当齿轮在高速运转的时候，啮合齿间温度太高，造成齿间油膜被破坏，造成齿面金属接触点之间的焊接，导致胶合。维护方法①减小模数和齿轮的高度，降低滑动的速度②选择合适的润滑油和不易产生胶合的齿轮材料③降低齿轮表面的粗糙程度和提高齿轮的硬度④材料相同的情况下，使大小齿轮保持一定的硬度差（4）齿轮面塑变质地较软的齿轮，在重载是可能由于摩擦力的作用导致齿轮变形，只需适当的提高齿面的硬度，降低齿面的粗糙度，运作前进行适当的跑合来防止齿面塑性流动。3.减速机漏油问题（ZHQ型）（1）减速机漏油现象受到工作环境的制约，桥式起重机往往须要在恶劣的条件下长时间的工作。这就导致桥式起重机减速机在运行时会出现种种问题，其中最普遍但同样最严重的问题就是漏油。漏油问题不仅造成了自然资源的浪费和污染了环境，严重的甚至会影响设备的正常运行，导致事故的发生。经过现场调查，减速机漏油部位主要在以下几方面：上、下箱体的结合面；观察孔；输入、输出轴孔处。由于减速机工作环境的不同，导致它漏油的原因有很多，但主要原因有以下几点①结构设计的不合理：上、下箱体之间经过螺丝拧紧，会产生变形，导致上下箱体结合面不平，从中间的缝隙漏油，这也是常见的现象。②箱内油量过多，减速机的油位过高，如图3-10所示，这样减速机在运行的时候润滑油会在箱内飞溅，导致大量润滑油聚集在上、下箱体的结合处，导致漏油。图3-10上、下箱结合处漏油③通气孔的不合理设计也会导致漏油，它使得减速机通气不畅，容易造成通气器堵塞，由于减速机内的气体未能及时的排出，使得减速机内的压强增大，导致减速机箱内的润滑油漏出。④减速机输入、输出轴孔处由于没有密封紧，也会导致漏油。（2）处理ZHQ型减速机漏油的方法从外部考虑①对减速机的观察孔盖板和通气孔进行改造，因为每次检查都需要打开观察孔盖板，这就使得漏油的几率增大，通气孔的堵塞也会使得减速机内的温度升高，从而造成减速机内压强增大，导致漏油，如图3-11所示，在观察孔盖板上加上通气孔，这样就让减速机通气不再受阻，减少了漏油。图3-11通气孔与检查孔盖板的设计 ②对减速机的箱体进行合理的设计和改造，主要包括：箱面结合处做工要细，保证打磨精准，使得上、下箱体能够精确的结合到一块儿；在上、下箱体的结合面进行密封，形成密封的胶圈，杜绝漏油的情况发生。从内部考虑①对减速机输入、输出轴孔处密封的改进，由于减速机工作环境恶劣，通常伴随着粉尘，铁屑，高温，一旦细小颗粒进入减速机内，会加快密封 圈的磨损，导致润滑油泄露。如图3-12所示。因此，新的改良方案，对输入、输出轴进行了改造，使得振动下飞溅的润滑油，能够被挡住再回到轴承或者机箱的内部。 图3-12改进后输出轴无泄露润滑结构 减速机漏油是减速机故障中常见的现象，并不能从根本上杜绝这种现象，但采用以上的几种方法，可以有效的减少减速机漏油，很好的延长了减速机的使用寿命，保证了桥式起重机能够安全的运作。四、桥式起重机减速机的日常保养（ZHQ型） 桥式起重机工作环境恶劣，为了减少起重机减速机在工作中出现故障，需要定期对减速机进行保养，维护。对机械设备的保养主要有四项：减速机表面的清洁，机械表面、齿条、齿轮箱、油孔等处无油污，铁屑等细小颗粒要擦除，防止颗粒进入齿轮，造成磨损。日常的修理工具要摆放整齐，润滑要良好，定期对减速机进行加油或者换油，保持油量的充足，油路的通畅。要时刻遵守安全操作规程，不要超负荷的使用减速机，这样会造成减速机的磨损，缩短了减速机的使用寿命。注意减速机使用环境的安全，不在有安全隐患的场所使用，避免造成不必要的损失。总结随着现代工业机械装备技术的不断发展，起重机运用在各行各业中，ZHQ减速机是桥式起重机动力传动的根本，减速机的维护保证着桥式起重机能够平稳运行。在机电设备技术日趋密集化的今天，不断积累工业减速机的使用及维修经验，对于工业机械的高效、正常地运转起着保障性的作用。在这几个月的实习中，我收获了很多，也学习到了很多在学校中学不到的很多实现运用上的知识，这篇论文结合了我的实习经验和在学校中所学的知识，很好的把两者融合到了一起，达到真正的理论与实践相结合。在对减速机故障诊断进行判断的过程中，也逐渐让我变得有耐心，让我以后在研究问题的时候，都能够静下心来，冷静的去分析，全面的考虑问题。从论文的毫无头绪，到现在论文的完成，我真的收获颇丰，遇到不懂的问题我就去请教老师，同学，也让我明白了团队合作的重要性。随着论文涉及面的变广，也越来越让我认识到自己知识面的狭窄，我渴望去学习更多的知识，丰富自己。这会对我未来的工作和学习都有很大的帮助。参考文献[1]周鹤.减速机故障判断和维修[J]. 筑路机械与施工机械化,2015,11:91-94.[2]陈刚. 减速机械的可靠性维修及其维修决策研究[D].武汉理工大学,2007.[3]石万祥. 港口门座起重机故障分析及振动监测技术应用研究[D].武汉理工大学,2002.[4]黄妍慧. 减速顶故障在线检测仪的研制[D].哈尔滨理工大学,2010.[5]艾弯. 基于可靠性与风险评估的煤炭码头关键设备维修决策研究[D].武汉理工大学,2014.[6]徐婷婷. 基于特征的回转窑减速机运行状态分析系统研究[D].哈尔滨工业大学,2013.[7]陈红英. 减速机故障诊断专家系统的关键技术研究与开发[D].江南大学,2007.[8]管争荣. 减速机振动和噪声分析与谱诊断方法研究[D].西安建筑科技大学,2008.致谢首先要感谢张淑红张教授，本论文是在张老师的悉心指导下完成的，在我写这篇论文的过程中，遇到很多困难，无论是在选题还是论文的结构上，张老师都给了我许多珍贵的建议。张老师身为教授，学识渊博，学术素养深厚，教学严谨，一丝不苟的工作态度在我脑海中刻下了深深的印象，使我终身受益。在此对张老师表示真诚的感谢，你使我学习的榜样，感谢您给予我这个学习的机会。同时，我很庆幸能够成为的一名学子，“我在乎你”的校训一直刻在我的脑海里，不论是在教学还是生活，学校都给我们提供了最好的环境，最棒的教学设施，我在学校的这两年受益匪浅。感谢与我一同并肩作战的同学和舍友们，是你们给予我许多帮助和关怀。谢谢！
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数，根据轮齿比与转速比成反比，当动力源或其他传动机构的高速运动，通过输入齿轮轴传到输出轴后，输出轴便得到了低于输入轴的低速运动，从而达到减速的目的。（二）减速机的基本构造减速机主要是由传动机构、轴、轴承、箱体级附件所组成。其基本结构有三大部分：齿轮、轴及轴承。小齿轮与轴制成一体，称齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下，如果轴的直径为d，齿轮齿根圆的直径为df，则当df-d≤6～7mn时，应采用这种结构。而当df-d＞6～7mn时，采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定平键联接，轴上零件利用轴肩、轴套和轴承盖作轴向固定。轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油，进行润滑。箱座中油池的润滑油，被旋转的齿轮溅起飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面坡口后，通过导油槽流入轴承。二、桥式起重机的基本概述（一）国内起重机械设备的发展 图2-1起重机的使用概况起重机是对货物，原材料，或者一些重量比较大的设备进行升降或者搬运的一种机械装置。如图2.1所示，不同领域都用到了起重机，港口，交通，建筑工地等都可以看到起重机的身影，没有起重机，很多工作都不能及时的完成。（二）起重机械的分类如表2-2，起重机械基本可以分为三种类型。表2-2起重机的分类1.小型的起重设备 小型起重设备构造简单，比较单一的升降结构，使重物单一的升降运动。主要包括电动葫芦、手动葫芦，卷扬机，千斤顶等等。2.大型的起重设备 一般来说，有桥架型、堆垛型、臂架型、线索型，平常常见的主要是桥架型和臂架型起重机。桥架型起重机。主要包括桥式起重机、门式起重机、梁式起重机、卸装桥等，它除了可以让重物起升，下降，还能让重物在水平和左右方向进行运动。臂架型起重机。主要包括悬臂起重机、塔式起重机、流动式起重机、门式起重机等等，因为臂架型起重机具有旋转、变幅、起升和行走机构，所以可以在一定的空间内对重物进行搬运。3.升降机升降机是一种沿着导轨升降的起重机械。如图2-3所示，升降机主要由行走机构、液压机构、电动控制机构、支撑机构组成的一种设备。是一种在垂直上下通道上载运人或者升降货物的平台。图2-3升降机（三）桥式起重机1.特点 桥式起重机是一种桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿轨道横向运行，构成矩形的工作范围这样就可以利用桥架下面的空间调运物料，不受地面设备的阻碍，由于它的两端坐落在高大的水泥柱或金属支架上，形状似桥，所以又称“天车”。 桥式起重机一般由桥架、运行机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几大部分组成。2.分类（1）通用桥式起重机①吊钩桥式起重机吊钩式起重机由起重小车、桥架、大车运行机构以及电气控制设备等四个部分组成。如图2-3，由于起重机使用的环境不同，所以司机室可以固定在桥架中间或者两侧。1司机室 2登梯 3小车 4主梁 5大车导电架 6平衡梁 7端梁图2-3吊钩桥式起重机结构示意图②电磁桥式起重机 该起重机的基本构造与吊钩桥式起重机有些类似，区别在于电磁桥式起重机的挂钩上，挂了一个直流电磁铁也称为电磁吸盘。主要用来调运一些具有导磁性的重物。③抓斗桥式起重机 抓斗桥式起重机有一个抓斗，它用钢丝绳结合抓斗、起升机构和开闭机构来对重物进行抓取。④三用桥式起重机 该起重机机型特殊，它既可以用吊钩来吊取重物，还可以用吊钩吊挂抓斗来搬运材料，若遇到黑色金属材料，还可以更换，换上电磁盘来对货物进行吊运。（2）专用桥式起重机①防爆桥式起重机主要用在采矿类行业，有的工厂也会用此类起重机,根据使用环境的不同，将矿用防爆桥式起重机规定为一类，工厂用防爆起重机规定为二类。②冶金桥式起重机主要用于炼钢和轧钢，其基本结构与通用的桥式起重机相同，专门配置了自己的取物装置。如冶金车间的作业量大，所要取的重量可能达到数百吨。③绝缘桥式起重机（3）电动梁式起重机①电动单梁起重机为了保证起重机的电动葫芦运行过程中不脱轨，应该在轨道的两端加上弹性缓冲器。②电动单梁悬挂起重机（四）桥式起重机的主要构造 大部分的桥式起重机都是由桥架、传动机构、电气控制系统三部分构成。1.桥架结构桥架的构造型式主要取决于主梁和端梁，分为单主梁桥架和双梁桥架，主梁与端梁刚性连接，主梁上有轨道，供起重小车运行比较典型的结构有箱型结构、四桁架结构和空腹桁架结构。（1）四桁架式由四片平面桁架组合成封闭空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构比，外形尺寸大，制造比较复杂。（2）箱型截面的板梁式正轨箱型双梁是一种广泛采用的方式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，结构简单，制造方便。偏轨箱型双梁和偏轨箱型单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主板，腹板组成，小车钢轨在主腹板上方，自重小，制造复杂。2.大车运行机构以及平台起重机的需要驱动装置来驱动大车的车轮转动。该驱动装置由驱动台车和平衡架构成。桥式起重机一般由电动机、制动器、减速器、车轮等零部件构成。3.起重小车小车是沿着轨道运行的，小车上装有旋转的机构，能够对重物或者集装箱进行旋转，方便定位。起重小车主要是由车架、电动机、减速器、制动器等机械设备构成。4.司机室司机室是起重机作业员进行作业的地方，因此需要有良好的构造，使得司机在作业时能够有良好的视野，各个开关，手柄，座椅等都应该考虑到司机，方便他们实施操作。司机室内不仅要有合适的照明条件，同时也要保证室内的温度，使司机能够正常作业。需要有安全的电气开关，这样才能让司机在作业时处于安全的环境中。5.减速机减速机是起重机中重要的附件之一，他通过降低转速来增大扭矩，使得桥式起重机起升、运行。因此，减速机的故障排除与维修维护就显得格外重要。三、桥式起重机中减速机故障诊断和维修（一）减速机的应用和分类1.类型起重机减速机主要用于起重机的运行、起升、回转和变幅这四大机构中。我国目前常用的起重机减速机类型，见表3-1。按齿面硬度分，可以分为软齿面、中硬齿面和硬齿面。按安装方式来分的话，主要有卧式、立式、套装式等多种。表3-1减速机类型齿面型号安装方式级数速比范围备注软齿面ZQ卧式28~50ZHQ卧式28~50圆弧齿轮ZQD卧式365~317包括ZQ大速比减速器ZSC立式314~160ZSCA立式套装314~160中硬齿面QJR三支点210~31.5QJS三支点340~200QJRS三支点340~200QJR-D卧式210~31.5QJS-D卧式340~200QJRS-D卧式340~200QJ-L立式316~100QF-T立式套装316`100ZQA卧式28~50硬齿面PJ卧式28~50QS悬挂套装314~100小齿轮硬齿面大齿轮软齿面2.应用减速机主要被用于原动机和工作机之间，拥有一整套完整结构的传动装置，通过降低转速和增大扭矩，来适应多种类型的工作。（二）桥式起重机（ZHQ型）减速机的基本构造1.减速机（ZHQ型）如图3-2所示，减速机主要由箱体，轴系零件和附件三部分构成。1通气器；2观察孔盖板；3紧固螺钉；4箱盖；5启箱螺钉；6定位销；7放油螺塞；8防漏垫圈；9油面指示器；10高速轴；11、23密封圈；12、13、21、27端盖；14低速轴；15平键；16、29调整垫片组；17/18、19螺栓、垫圈、螺母；20箱座；22轴套；24、30封油环；25、28滚动轴承；31、32、33螺栓、垫圈、螺母图3-2减速机（ZHQ型）构造2.箱体（ZHQ型）减速机的箱体用来支撑和固定轴系零件，如图3-3所示，应保证传动件轴线相互位置的正确性，所以轴孔必须精确加工。同样，箱体也必须具有足够的强度和硬度。为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体一般是呈现剖开式。图3-3减速机箱体构造3.轴组零件如图3-4所示，高速轴（输入轴）的小齿轮直径和轴的直径相差不大，故将小齿轮与轴制成一体。低速轴（输出轴）大齿轮与轴分开制造，用平键来固定。图3-4轴组零件示意图4.减速机附件（1）通气器通气器主要作用：使箱内的内外气流能够流通，这样箱内不会因为减速机在运转时产生的高温造成气压过大。这样很好的提高了箱内的密封性能，通气器一般来说会安装在箱盖的顶部或者安装在观察孔盖上，这样方便箱内的气体排出。（2）观察孔盖板方便在适当的位置观察减速机内部齿轮啮合情况，还可以通过观察孔向减速机内加润滑油，盖板下有纸质的密封垫片防止漏油。（3）启箱螺钉在箱盖侧边开设螺纹孔，方便箱盖与箱座分离，这样不会给开启箱盖带来困难。（4）油面指示器油面指示器主要是为了检查油面的高度，油面指示器应该放在便于观察和油面的稳定位置。油面指示器一般分为油标和油尺，这里用的是油尺。（5）起吊装置主要为了方便对减速机的搬运，需要在减速机上安装起吊的装置，箱座上铸有两个吊钩，用于调运整台减速机。（三）桥式起重机减速机故障诊断和维修桥式起重机作为一种大型的搬运机械，很好的降低了人们的劳动强度，也极大地提高了劳动效率，确保了日常生产的正常运作。尤其是在一些冶金，采矿，运输行业，人们为了追求效益，使起重机一直处于工作状态，长时间的这种超负荷运作通常会让起重机产生故障，导致影响生产。这种超负荷工作状态下，桥式起重机减速机通常会产生一些故障，一般而言有轴承和齿轮的表面损伤、减速机轮齿失效、润滑问题、结合面渗漏等。1.减速机轴承故障（ZHQ型）（1）轴承组成 减速机轴承一般由内环、外环、滚动体和保持架四部分构成。（2）常见故障减速机常见故障也一般由它的四部件中的一个或者多个损坏造成。初级损坏有磨损、出现缺口、表面腐蚀、电流损坏等；中级损坏包括散裂和破裂等；故障诊断和维修①通常的磨损都是由细小的研磨颗粒造成的。像沙子一样细小的研磨颗粒进入轴承，磨损滚道、旋转件和支撑架。如图3-5所示，轴承的表面也会因为磨损程度的不同呈现出不同程度的灰暗色，或者产生铜绿，出现浅绿色的油脂。图3-5轴承的磨损由于轴承一直处于运作状态，这就导致轴承的表面和支撑的材料也会有不同程度的磨损，使得研磨颗粒的数量越来越多，最终导致轴承无法使用，减速机停止运作。但如果只是轻微的磨损，这样的轴承可以在清洁之后继续使用，不会影响减速机工作。维修：研磨颗粒会因为减速机密封不严或是伴随受污染的润滑剂进入轴承，所以在安装前不要拆开轴承，要确保车间和工具的卫生；若轴承油脂变成绿的，则是因为密封不到位，需要对减速机进行检查或者密封改造。②不充分的润滑也会造成轴承磨损不充分的润滑是指润滑剂已经逐渐用完或者已经完全没有润滑性，主要体现在轴承磨损像镜面，表面由蓝色变成褐色。维修：加润滑剂的时候，要检查润滑剂是否已经到达轴承，若没到达，则要继续添加；再一个就是要经常频繁的进行润滑，这样才能减少轴承的磨损。③振动引起的磨损由于在固定时轴承容易振动，振动导致的磨损一般表现在轴承内部，滚道的沉陷，如图3-6所示，对于滚子轴承体现为矩形，对于球状轴承表现为圆形，滚道沉陷的底端会被氧化。图3-6滚子轴承因振动而磨损维修：在运输减速机过程中要保护轴承，通过径向预载保护保护轴承；可以准备一个底座来减少振动；最好使用球轴承来代替滚子轴承或加点润滑剂。④轴挤压而引起的散裂造成轴承散裂的原因是：错误的安装，使得轴向负荷；非定位轴承的堵塞也会造成轴承散裂；热膨胀时，轴运转的限度不能满足要求。维修措施：在安装轴承时进行自主调节和检查，要润滑轴承表面，如果轴和轴架间的温差无法减小，那么就需要给轴承提供更大的运转限度。⑤轴承裂缝如图3-7所示，在轴承安装时，用锤子或者坚硬的工具安装轴承，会导致轴承出现裂缝甚至断裂。3-7轴承圈断裂维修：避免使轴承遭受直接打击。用坚硬的工具安装会导致轴承中心法兰脱离，损坏轴承。2.减速机轮齿失效（ZHQ型）因为齿轮传动具有高效率，结构紧凑，使用寿命长等一系列的优点，所以齿轮传动作为一种传动形式被广泛的应用到机械传动中。但在齿轮的设计制造或者使用不当时，齿轮传动在工作时会发生失效的时候，影响了正常使用。常见的齿轮失效形式有断齿、磨损、点蚀、胶合。因此需要对减速机中的齿轮进行故障诊断和维修。（1）齿轮折断齿轮折断即齿轮断裂，导致减速机不能正常进行运作，甚至会造成重大事故。齿轮折断也可以分为疲劳过载折断和随机折断。一般圆柱齿轮的轮齿折断为全齿折断，锥形齿轮轮齿一般是部分折断。①疲劳折断疲劳折断是指轮齿在工作时，齿根处产生的弯曲应力为最大，加上齿根处过渡部分也存在着较大的弯曲应力，在反复的这种力的作用下，齿轮受的力远超材料的弯曲疲劳极限时，造成轮齿的瞬间折断。引起轮齿疲劳折断的原因有很多，如图3-8所示，齿轮的材料选取不当，设计时候对齿轮实际载荷的错误判断，齿轮的加工质量、精度等。图3-8齿轮的折断维护：为了防止齿轮发生疲劳折断，在选取齿轮前要优选齿轮的参数，安装时，要保持齿根的光洁度，调整齿根圆角的过渡区；增大轴和支撑物的刚度 来减轻齿轮的负载；适当的岁齿轮进行加工，提高齿轮的硬度，保持芯部的韧性。②齿面磨损齿面磨损，是指齿轮在啮合过程中，由于齿轮啮合之间存在着相对的滑动，使得齿轮表面发生摩擦损耗。齿面磨损是不可避免的，不论齿轮硬度有多强，齿轮在工作的时候都会发生磨损，而铁屑等细小颗粒更会加剧齿轮的磨损。维护：根据磨损的情况来对减速机轮齿进行维护。轻度磨损只需要加点润滑油，形成适度的油膜，这样就可以延长齿轮的使用寿命；中等磨损是指轮齿啮合的时候有一定的偏移，偏移量越大，磨损程度越大，只能改善润滑程度来维护；重度磨损指的是轮齿的齿面被磨削，齿轮的厚度明显变小，轮廓形状被破坏，这时候可与考虑换掉齿轮。（2）齿面点蚀齿面点蚀是指齿轮在长期的工作状态下，齿轮接触表面上受到磨损侵蚀，在齿面上能看到点状小坑，这是一种很常见的轮齿失效形式。如图3-9所示，造成的原因是齿轮在啮合过程中产生的摩擦力与相对滑动方向相反，产生脉动载荷，使得齿轮表面产生疲劳裂纹，裂纹扩展后就形成了小坑，即齿面点蚀。图3-9齿面点蚀维护：为了防止过早的出现齿面点蚀，选用合适的材料，提高齿面的硬度；使齿面接触应力不超过材料的应力值，增大润滑油的黏度，这样才能减少齿面的点蚀，延长它的使用寿命。（3）齿面胶合齿面产生胶合，主要是由于轮齿经过长时间的摩擦，表面的油膜脱落，起不到润滑的作用，使得齿面金属相互扩散，从而造成胶合；当齿轮在高速运转的时候，啮合齿间温度太高，造成齿间油膜被破坏，造成齿面金属接触点之间的焊接，导致胶合。维护方法①减小模数和齿轮的高度，降低滑动的速度②选择合适的润滑油和不易产生胶合的齿轮材料③降低齿轮表面的粗糙程度和提高齿轮的硬度④材料相同的情况下，使大小齿轮保持一定的硬度差（4）齿轮面塑变质地较软的齿轮，在重载是可能由于摩擦力的作用导致齿轮变形，只需适当的提高齿面的硬度，降低齿面的粗糙度，运作前进行适当的跑合来防止齿面塑性流动。3.减速机漏油问题（ZHQ型）（1）减速机漏油现象受到工作环境的制约，桥式起重机往往须要在恶劣的条件下长时间的工作。这就导致桥式起重机减速机在运行时会出现种种问题，其中最普遍但同样最严重的问题就是漏油。漏油问题不仅造成了自然资源的浪费和污染了环境，严重的甚至会影响设备的正常运行，导致事故的发生。经过现场调查，减速机漏油部位主要在以下几方面：上、下箱体的结合面；观察孔；输入、输出轴孔处。由于减速机工作环境的不同，导致它漏油的原因有很多，但主要原因有以下几点①结构设计的不合理：上、下箱体之间经过螺丝拧紧，会产生变形，导致上下箱体结合面不平，从中间的缝隙漏油，这也是常见的现象。②箱内油量过多，减速机的油位过高，如图3-10所示，这样减速机在运行的时候润滑油会在箱内飞溅，导致大量润滑油聚集在上、下箱体的结合处，导致漏油。图3-10上、下箱结合处漏油③通气孔的不合理设计也会导致漏油，它使得减速机通气不畅，容易造成通气器堵塞，由于减速机内的气体未能及时的排出，使得减速机内的压强增大，导致减速机箱内的润滑油漏出。④减速机输入、输出轴孔处由于没有密封紧，也会导致漏油。（2）处理ZHQ型减速机漏油的方法从外部考虑①对减速机的观察孔盖板和通气孔进行改造，因为每次检查都需要打开观察孔盖板，这就使得漏油的几率增大，通气孔的堵塞也会使得减速机内的温度升高，从而造成减速机内压强增大，导致漏油，如图3-11所示，在观察孔盖板上加上通气孔，这样就让减速机通气不再受阻，减少了漏油。图3-11通气孔与检查孔盖板的设计 ②对减速机的箱体进行合理的设计和改造，主要包括：箱面结合处做工要细，保证打磨精准，使得上、下箱体能够精确的结合到一块儿；在上、下箱体的结合面进行密封，形成密封的胶圈，杜绝漏油的情况发生。从内部考虑①对减速机输入、输出轴孔处密封的改进，由于减速机工作环境恶劣，通常伴随着粉尘，铁屑，高温，一旦细小颗粒进入减速机内，会加快密封 圈的磨损，导致润滑油泄露。如图3-12所示。因此，新的改良方案，对输入、输出轴进行了改造，使得振动下飞溅的润滑油，能够被挡住再回到轴承或者机箱的内部。 图3-12改进后输出轴无泄露润滑结构 减速机漏油是减速机故障中常见的现象，并不能从根本上杜绝这种现象，但采用以上的几种方法，可以有效的减少减速机漏油，很好的延长了减速机的使用寿命，保证了桥式起重机能够安全的运作。四、桥式起重机减速机的日常保养（ZHQ型） 桥式起重机工作环境恶劣，为了减少起重机减速机在工作中出现故障，需要定期对减速机进行保养，维护。对机械设备的保养主要有四项：减速机表面的清洁，机械表面、齿条、齿轮箱、油孔等处无油污，铁屑等细小颗粒要擦除，防止颗粒进入齿轮，造成磨损。日常的修理工具要摆放整齐，润滑要良好，定期对减速机进行加油或者换油，保持油量的充足，油路的通畅。要时刻遵守安全操作规程，不要超负荷的使用减速机，这样会造成减速机的磨损，缩短了减速机的使用寿命。注意减速机使用环境的安全，不在有安全隐患的场所使用，避免造成不必要的损失。总结随着现代工业机械装备技术的不断发展，起重机运用在各行各业中，ZHQ减速机是桥式起重机动力传动的根本，减速机的维护保证着桥式起重机能够平稳运行。在机电设备技术日趋密集化的今天，不断积累工业减速机的使用及维修经验，对于工业机械的高效、正常地运转起着保障性的作用。在这几个月的实习中，我收获了很多，也学习到了很多在学校中学不到的很多实现运用上的知识，这篇论文结合了我的实习经验和在学校中所学的知识，很好的把两者融合到了一起，达到真正的理论与实践相结合。在对减速机故障诊断进行判断的过程中，也逐渐让我变得有耐心，让我以后在研究问题的时候，都能够静下心来，冷静的去分析，全面的考虑问题。从论文的毫无头绪，到现在论文的完成，我真的收获颇丰，遇到不懂的问题我就去请教老师，同学，也让我明白了团队合作的重要性。随着论文涉及面的变广，也越来越让我认识到自己知识面的狭窄，我渴望去学习更多的知识，丰富自己。这会对我未来的工作和学习都有很大的帮助。参考文献[1]周鹤.减速机故障判断和维修[J]. 筑路机械与施工机械化,2015,11:91-94.[2]陈刚. 减速机械的可靠性维修及其维修决策研究[D].武汉理工大学,2007.[3]石万祥. 港口门座起重机故障分析及振动监测技术应用研究[D].武汉理工大学,2002.[4]黄妍慧. 减速顶故障在线检测仪的研制[D].哈尔滨理工大学,2010.[5]艾弯. 基于可靠性与风险评估的煤炭码头关键设备维修决策研究[D].武汉理工大学,2014.[6]徐婷婷. 基于特征的回转窑减速机运行状态分析系统研究[D].哈尔滨工业大学,2013.[7]陈红英. 减速机故障诊断专家系统的关键技术研究与开发[D].江南大学,2007.[8]管争荣. 减速机振动和噪声分析与谱诊断方法研究[D].西安建筑科技大学,2008.致谢首先要感谢张淑红张教授，本论文是在张老师的悉心指导下完成的，在我写这篇论文的过程中，遇到很多困难，无论是在选题还是论文的结构上，张老师都给了我许多珍贵的建议。张老师身为教授，学识渊博，学术素养深厚，教学严谨，一丝不苟的工作态度在我脑海中刻下了深深的印象，使我终身受益。在此对张老师表示真诚的感谢，你使我学习的榜样，感谢您给予我这个学习的机会。同时，我很庆幸能够成为的一名学子，“我在乎你”的校训一直刻在我的脑海里，不论是在教学还是生活，学校都给我们提供了最好的环境，最棒的教学设施，我在学校的这两年受益匪浅。感谢与我一同并肩作战的同学和舍友们，是你们给予我许多帮助和关怀。谢谢！
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