Редуктор шаровой мельницы

Подробное введение в редукторы шаровых мельниц и процессы их изготовления и проверки

I. Подробное введение в редукторы шаровых мельниц

• Высокая несущая способность: Способен выдерживать общий вес цилиндра, мелющих тел и материалов (от десятков до сотен тонн), а также противостоять ударным нагрузкам (например, кратковременным перегрузкам из-за неравномерной подачи).

• Высокая эффективность передачи: Обычно требуется эффективность ≥90% для минимизации потерь энергии.

• Высокая надежность: рассчитана на длительную непрерывную работу, при этом уязвимые детали (например, шестерни, подшипники) имеют срок службы, аналогичный сроку службы шаровой мельницы (обычно ≥10 000 часов без капитального ремонта).

• Корпус (литой или сварной, несущий внутренние части);

• Зубчатая передача (включая шестерню входного вала, шестерню промежуточного вала, шестерню выходного вала, в основном цилиндрические или конические шестерни с твердосплавным покрытием, со ступенями, определяемыми передаточным отношением);

• Валы (входной вал, промежуточный вал, выходной вал, обычно изготавливаются из стали 40Cr или 42CrMo);

• Подшипники (в основном сферические роликовые или конические роликовые, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки);

• Уплотнения (каркасные сальники, уплотнительные кольца и т.п., предотвращающие утечку смазки и попадание пыли);

• Система смазки (смазка с помощью масляного картера или принудительная смазка; крупные редукторы могут включать масляные насосы и охладители).

II. Процесс изготовления редукторов шаровых мельниц

(A) Процесс изготовления корпуса

(B) Процесс обработки зубчатых колес (цилиндрические зубчатые колеса с твердосплавным покрытием, например, 20CrMnTi)

1. Подготовка холостой пробы:

• Ковка: объемная штамповка (припуск на ковку 5–8 мм) с последующей нормализацией (860–880 °C в течение 2 ч, охлаждение на воздухе) для устранения ковочных напряжений, твердость контролируется в диапазоне 180–220 HBW.

• Контроль: УЗК на внутренние дефекты (трещины, усадочные раковины), МН на поверхностные дефекты.

2. Грубая обработка:

• Токарная обработка: обработка на токарном станке с ЧПУ наружного диаметра, торцов и внутренних отверстий (с припуском на чистовую обработку 2–3 мм) с обеспечением перпендикулярности базовой поверхности ≤0,02 мм/100 мм.

3. Обработка зубных заготовок:

• Зубофрезерование: Зубофрезерование для обработки профилей зубьев (с припуском на шлифование 0,3–0,5 мм) с совокупной погрешностью шага ≤0,1 мм и погрешностью наклона винтовой линии ≤0,05 мм/100 мм.

• Снятие фасок: удаление заусенцев с торцов зубьев для предотвращения образования трещин во время термообработки.

4. Термическая обработка:

• Цементация и закалка: цементация при 920–940 °C (глубина слоя 1,2–2,0 мм, регулируется модулем), закалка при 850 °C (охлаждение в масле) и низкотемпературный отпуск при 200–220 °C. Твёрдость поверхности 58–62 ХРК, твёрдость сердцевины 30–45 ХРК.

• Правка: Правка давлением при деформациях, превышающих допуск (радиальное биение ссшшх0,1мм), избегая ударов.

5. Чистовая обработка:

• Внутреннее/внешнее шлифование: шлифование внутренних отверстий или наружных окружностей с использованием поверхностей зубьев в качестве баз (или специальных оправок) с круглостью ≤0,005 мм и цилиндричностью ≤0,01 мм/100 мм.

• Зубошлифование: фасонное шлифование с ЧПУ или червячное шлифование для достижения точности профиля зуба ГБ/T 10095.1-2008 класса 6, точности спирали класса 6 и шероховатости поверхности Ра≤0,8 мкм.

• Хонингование (опционально): для высокоскоростных передач хонингование позволяет снизить шероховатость поверхности до Ра≤0,4 мкм и свести к минимуму шум зацепления.

(C) Процесс обработки вала (выходной вал, 42CrMo в качестве примера)

1. Подготовка холостой пробы:

• Ковка: ковка в открытых штампах или объемная штамповка (для соотношения длины к диаметру ссшшш5) с последующей нормализацией (850-870 ℃ в течение 2 ч, охлаждение на воздухе) для контроля твердости в диапазоне 180-220HBW.

• Контроль: УЗК на внутренние дефекты, МТ на поверхностные дефекты.

2. Грубая обработка:

• Токарная обработка: обработка на токарном станке с ЧПУ ступеней, торцов и центральных отверстий (с припуском на чистовую обработку 2–3 мм).

3. Закалка и отпуск:

• Закалка при 840–860 °C (охлаждение в масле) и отпуск при 600–620 °C (охлаждение на воздухе), твёрдость 280–320 HBW. Механические свойства: прочность на разрыв ≥900 МПа, ударная вязкость ≥60 Дж/см².

4. Получистовая обработка:

• Точение: Завершите точение (оставив припуск на шлифование 0,5–1 мм) и нарезание резьбы (оставив припуск на шлифование 0,1–0,2 мм).

• Фрезерование: ЧПУ-фрезерование шпоночных пазов (симметрия ≤0,05 мм, допуск по глубине ±0,05 мм).

5. Чистовая обработка:

• Шлифование: Круглое шлифование сопрягаемых поверхностей подшипников и шестерен (круглость ≤0,003 мм, цилиндричность ≤0,005 мм/100 мм, шероховатость поверхности Ра≤0,8 мкм);

• Резьбошлифование (для высокоточной резьбы): обеспечение точности резьбы 6g и шероховатости поверхности Ра≤1,6мкм.

(D) Процесс сборки

1. Очистка и предварительная обработка деталей:

• Все детали очищаются керосином (удаляется масло и мусор); подшипники и уплотнения очищаются специальными средствами, высушиваются и покрываются антикоррозийным маслом;

• Проверка посадки деталей (например, посадка с натягом H7/k6 для подшипников и валов, посадка с зазором H7/g6).

2. Сборка вала:

• Запрессовка подшипников: Нагрев подшипников до 80-100 ℃ для запрессовки на шейки, избегая ударов;

• Сборка шестерни с валом: посадка с натягом осуществляется горячей посадкой (шестерни нагреваются до 120–150 °C) или холодной посадкой (валы охлаждаются жидким азотом). После сборки необходимо проверить соосность (радиальное биение ≤0,02 мм).

3. Внутренняя сборка:

• Монтаж компонентов валопровода: установка входного, промежуточного и выходного валов в нижний корпус. Регулировка положения посадочных мест подшипников с помощью индикаторов часового типа для обеспечения параллельности валов (≤0,03 мм/1000 мм).

• Регулировка зацепления шестерен: проверка люфта (0,15–0,3 мм для шестерен класса 6) с помощью щупов или опрессовки, а также проверка пятен контакта (≥60% по высоте зуба, ≥70% по длине зуба) с помощью маркировочной пасты. Оптимизация зацепления осуществляется путём регулировки толщины прокладок.

4. Закрытие и крепление корпуса:

• Нанесите герметик (например, Локтайт 510) на поверхность соединения нижнего корпуса, затем закройте верхний корпус. Равномерно затяните болты (диагонально, в 2-3 этапа) с заданным моментом затяжки (например, 350-400 Н·м для болтов М20).

• Проверка посадки корпуса (щуп 0,05 мм не должен проникать внутрь).

5. Установка аксессуаров:

• Установка уплотнений (кромки сальников корпуса направлены внутрь, натяг с валами 0,1-0,2 мм);

• Установка систем смазки (указателей уровня масла, сапунных клапанов, сливных пробок). В больших редукторах устанавливаются масляные насосы, фильтры и охладители.

6. Испытание без нагрузки:

• Залейте трансмиссионное масло (например, индустриальное трансмиссионное масло L-ХБП 220 с противозадирными свойствами) до средней линии щупа уровня масла. Дайте поработать 2 часа на холостом ходу с частотой вращения, в 1,2 раза превышающей рабочую;

• Мониторинг: отсутствие постороннего шума (≤85 дБ), повышение температуры подшипника ≤40 ℃ (окружающая среда +40 ℃), отсутствие утечек.

III. Процесс проверки коробки передач

(A) Проверка сырья

• Сертификация материалов: Проверка заводских сертификатов (химический состав, механические свойства), например, 20CrMnTi, требующий Кр 1,0-1,3%, Мн 0,8-1,1%;

• Физические и химические испытания: Отбор проб для химического анализа (спектрометр с прямым считыванием) и испытаний механических свойств (машины для испытаний на растяжение и удар);

• Инспекция: 100% УЗК для поковок (Дж. Б./T 5000.15-2007 Класс II) и МТ для критических поверхностей литья (без трещин и пор).

(B) Внутрипроизводственный контроль (ключевые узлы)

1. Жилищная инспекция:

• Литые корпуса: проверка размеров (КИМ, допуск на критическое положение отверстий ≤0,05 мм), качество поверхности (отсутствие песчаных раковин и усадки) и испытание под давлением (0,3 МПа в течение 30 мин, отсутствие утечек);

• Сварные корпуса: УЗК/МНК сварных швов (Дж. Б./T 5000.3-2007 Класс II) и послесварочной деформации (плоскостность ≤0,05 мм/100 мм).

2. Проверка передач:

• Последующая термическая обработка: твердость поверхности (58-62HRC, Роквелл), глубина цементации (1,2-2,0 мм, металлографический метод), твердость сердцевины (30-45HRC);

• Постфинишная обработка: точность профиля зуба (центр измерения шестерни, класс 6), точность винтовой линии (класс 6), накопленная погрешность шага (≤0,05 мм) и шероховатость поверхности (Ра≤0,8 мкм, профилометр).

3. Осмотр вала:

• Последующая термическая обработка: твердость (280-320HBW, прибор Бринелля) и равномерность закаленно-отпущенного слоя;

• Постфинишная обработка: круглость цапфы (≤0,003 мм, кругломер), цилиндричность (≤0,005 мм/100 мм) и симметричность шпоночного паза (≤0,03 мм, циферблатный индикатор + V-образный блок).

(C) Окончательная проверка продукции

1. Внешний вид и размеры:

• Качество краски (отсутствие потеков и отслоений, толщина покрытия 60-80 мкм, толщиномер) и четкая маркировка (модель, соотношение, вес);

• Монтажные размеры (высота центра входного/выходного вала, диаметр фланцевого соединения, испытано на КИМ, допуск ±0,1 мм).

2. Тестирование производительности:

• Эффективность: рассчитывается с помощью датчиков крутящего момента (≥90%);

• Вибрация: Скорость вибрации ≤1,1 мм/с (ГБ/T 6404.2-2005, виброметр);

• Испытание без нагрузки: Работа в течение 2 часов, мониторинг температуры подшипника (≤80 ℃, инфракрасный термометр), шума (≤85 дБ, шумомер) и утечек;

• Нагрузочный тест: Ступенчатая загрузка при 25%, 50%, 75%, 100% номинальной мощности (1 ч на ступень), при работе под нагрузкой 100% в течение 4 ч;

• Тест на перегрузку: 125% номинальной нагрузки в течение 1 мин, проверка на пластическую деформацию в шестернях и подшипниках.

3. Окончательная проверка перед упаковкой:

• Очистка от остатков масла, заполнение антикоррозийным маслом, проверка комплектующих (руководств, сертификатов, списков запасных частей), обеспечение защиты от атмосферных воздействий и ударов.