楊少華，劉敏毅，林誌中
（深圳赤灣集裝箱碼頭有限（xiàn）公司，廣東，深圳，518068）

　　摘　要：為了確保RTG安全、高效（xiào）、穩定的運行，對起（qǐ）升減速器（qì）失效齒輪進行（háng）分析，並（bìng）提出5種改（gǎi）進措施，從而提高RTG起升減速器齒輪傳（chuán）動的質量，延長（zhǎng）減速器的使用壽命。
　　關鍵詞：港口；RTG；起升（shēng）減速器（qì）；失效齒輪
　　0　引言
　　RTG是集裝箱碼頭堆場裝卸作業的（de）專用（yòng）起重設備之一。起升機構是RTG主要工作機構之一，其作用是實現集裝箱的升降（jiàng）運動。起升減速器是（shì）電（diàn）機和卷筒之間的獨立（lì）傳動部件，是起（qǐ）升機構Z重要的組（zǔ）成部件。RTG起升減速器的使用工況惡劣，使用頻繁，對（duì）壽命要求比較高。減（jiǎn）速器載荷重，其內部（bù）齒輪及齒軸必須要有足夠的強度和剛度。本文針對RTG起升減（jiǎn）速器在（zài）實際使用（yòng）中發（fā）生的失效問題，進行有針對性的分析，並提（tí）出（chū）改進措施，對類似問題的研究具有一定的參考價值。
　　1　減速器失效問題
　　RTG深圳赤灣集裝箱碼頭有限公司4台RTG起升（shēng）減速器在使用過程中存在如（rú）下問題：
　　4台起升（shēng）減速器第3級齒（chǐ）輪軸齒麵均因剝落失（shī）效形（xíng）成凹坑。仔細觀察該齒輪軸發現，齒麵（靠近齒（chǐ）根的個別部位）沿齒寬方向剝落（luò）並向齒頂擴展，剝落脆（cuì）裂的凹坑深淺不一，剝落坑Z大深度約（yuē）1mm，長（zhǎng）度約占整個齒寬的1/3。剝落形成的凹坑在齒（chǐ）輪齧合擠壓的過程中產生噪聲。經檢查，軸承沒有發現異常。起升減速器齒輪齒麵剝落見圖（tú）1。

　　4台起升減速器第3級齒輪（lún）軸齒根部位個別齒麵局部發生點蝕，金屬表層剝落。起升減速器齒輪齒麵點蝕見圖2。

　　1台減速器（qì）的齒輪（lún）軸發現裂紋，經（jīng）檢測（cè），發現裂（liè）紋深度為4mm，已經存在很（hěn）大安全隱患，無法正常使用。起升減速器齒輪軸裂紋見圖（tú）3。

　　2　失效問題分析
　　齒麵剝落是齒輪表麵疲勞損傷的一（yī）種表（biǎo）現，是由（yóu）於（yú）齒輪在齧合（hé）過程（chéng）中齒麵或齒麵內部存在材質缺陷，在交變載（zǎi）荷的（de）反複作用下造成齒輪表麵的疲勞，從（cóng）而導致材料（liào）的應力超過其固有疲（pí）勞極限，產生初始裂紋。齒麵剝落的特征是材料移動形成凹坑。齒麵疲勞根據嚴重程度（dù）不（bú）同，可以分為（wéi）早期裂紋、破壞性損傷（shāng）、齒麵剝落和表麵壓碎。
　　齒麵點蝕是指齒輪（lún）副在轉動過程中齒麵間有相對滾動和相對滑動。相對（duì）滑動速度越大的位置越容易產生齒麵點蝕。滑動摩擦導（dǎo）致脈動載荷。在摩擦（cā）力和（hé）脈動載荷的相互作用下，齒麵表層產生循環的脈動剪應力。當該剪應力超過（guò）齒輪固有剪切疲勞極限時（shí），齒（chǐ）麵產（chǎn）生疲勞裂紋（wén），如裂紋進一步擴展，會使金屬表麵剝落，在齒麵上形成小（xiǎo）且少（shǎo）的麻點，該麻點稱為早（zǎo）期點蝕。如果齒輪副（fù）的工作狀況沒有得到改善，在靠近節圓的齒根表麵（miàn）上的麻點會逐步擴大，減（jiǎn）速器所產生的噪聲也隨之增大，Z後形成（chéng）明顯（xiǎn）的齒（chǐ）輪表麵破壞性點蝕。在直齒傳動中，點（diǎn）蝕一般首（shǒu）先發生在節（jiē）圓的齒根麵上，然後再向（xiàng）其他部位擴展。
　　齒輪軸裂紋主要與材料的固有屬性、工況以及零件的安全裕度有關。斷裂的表現形式主（zhǔ）要有疲勞斷裂、磨損斷裂、超（chāo）載斷裂和淬裂磨削裂（liè）紋（wén）等。造（zào）成起升減速器齒輪傳動失（shī）效的主要原（yuán）因有以下幾個方麵（miàn）。
　　2.1設計
　　齒輪傳動的設計（jì）尚不能（néng）完全滿足RTG起升減速器的實際使（shǐ）用要求，齒輪設計參數的選取與實際工況條件結合不夠緊密。某些標準、規範和（hé）監測方法、計算方法也不（bú）統（tǒng）一。例如對於齒輪接觸疲勞強度的分析（xī）計算，仍沿用傳統的HERTZ理論公式，即以交變應力作用下測定試樣的斷裂循環次數而製定的反（fǎn）複應力和全載荷下的循（xún）環次數（shù）關係曲線作為疲（pí）勞設計依據，然（rán）而，實際傳動齒輪由於受各（gè）種工（gōng）藝、工況因素的影響，必定與試樣存在根本的差異。
　　2.2製造加工
　　齒輪的加工存在缺陷，製造質量達不到標（biāo）準（zhǔn）和技術要求：鑄造齒輪存在化學成（chéng）分偏析、非金屬夾雜（zá）物、氣孔、砂眼等缺陷；鍛造齒（chǐ）輪忽視鍛造比要求（qiú），使材質性能下降；熱處理質（zhì）量不過關；調（diào）質齒（chǐ）輪硬度達不到設計技（jì）術要求；淬火齒輪硬度不均，淬硬層淺（qiǎn），積存較大內應力；大模數齒輪加（jiā）工（gōng）精（jīng）度不高，出現齒圈的徑（jìng）向跳動和（hé）齒形超差（chà）；齒麵粗糙度不合格；等等（děng）。
　　2.3安裝使用
　　RTG起升減速器安裝技術規範不健全（quán），基本靠經驗施工，造成（chéng）安裝質量不穩定，達不到齒輪安裝技術要求和質量（liàng）標準，例如：齒輪軸中心線的水平度、平行度（dù）、中心（xīn）距、輪齒齧合間隙、接觸麵積和軸承安裝等（děng）不合格（gé）；新安裝的（de）齒輪跑合不充分；使用過程中不能定期清洗減速器、更換潤滑油，甚至違章操作，導致（zhì）減速器超負荷運轉。
　　3　改進措施
　　起升減速器一旦失效，將導致整個RTG無法工（gōng）作。針對RTG起升減速器在（zài）實際使用中發生的失效現象，提出以下幾種（zhǒng）改進措施。
　　3.1設計
　　RTG起（qǐ）升減速器由於需要承受重載和衝（chōng）擊載荷，所以對於減（jiǎn）速器的設計需（xū）要進一步進行科（kē）研技術攻關，優化設計參（cān）數（shù）。優化的內容主要包括載荷的精準計算（suàn）、先進的加工和處理（lǐ）工藝、合理的硬度和齧合參數、有效（xiào）的潤滑參數（shù）以及合理的裝配要求等，並提高標準化（huà）和係列（liè）化程度。
　　3.2選材（cái）
　　齒輪（lún）材料的選擇要綜（zōng）合考慮強度、剛度和工藝性能等要求。根據齒輪選材的經驗，宜選（xuǎn）用低碳合金滲碳鋼。對於承受重載和衝（chōng）擊載荷（hé）的齒輪，采（cǎi）用（yòng）以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金滲碳鋼為主的鋼材（cái）（含Ni量2%～4%）。對於（yú）負載（zǎi）比較穩定或功率（lǜ）較小、模數較小的（de）齒輪，也（yě）可選用無Ni-Mn鋼滲碳合（hé）金鋼。
　　3.3熱處理和表麵處理
　　齒輪的承載能力不僅取（qǔ）決於表（biǎo）麵硬度，還取決於表麵向芯（xīn）部過渡區的（de）剪切強度比值。一般情況下，該比值不超過0.55。深層滲碳淬火是齒輪硬化處理Z理想（xiǎng）的方法，它可以得（dé）到很高的芯部硬度、較小的過渡區殘餘拉應力和充足的硬化層深度。
　　此外，推薦使用碳氮共滲新工藝，氮（dàn）的（de）滲入深（shēn）度一般控製在0.2mm以（yǐ）內。它不但能硬化表層（céng），還能（néng）產生壓應力。與單純的滲碳齒輪相比，碳氮（dàn）共滲齒輪的強（qiáng）度提高13%以上，壽命可提高（gāo）1倍。在熱處理後，尚需進行油（yóu）浴時（shí）效處理。
　　3.4安裝（zhuāng）
　　在齒輪安裝過程中（zhōng），要保證齒（chǐ）輪軸心線的水平度、平（píng）行度、中心距、軸承間隙、齒輪（lún）間隙、接觸（chù）斑點和軸向（xiàng）竄動等達到質量標準和技術要求。新裝齒輪要做到充（chōng）分的跑合（hé），嚴禁違章作業和超負荷運轉。
　　3.5潤滑
　　潤滑對齒輪的磨損失效有著至（zhì）關重要的影響，應當引起（qǐ）足（zú）夠的重（chóng）視。RTG起升減速器是重載低速齒（chǐ）輪，接觸應力很大（dà）。在齒輪齧合過程中（zhōng），除了切點部位外，其（qí）餘位置均為滾動和滑動並存的狀況。為了保證齒輪的（de）正常運行，需要在齒輪接觸區建立合適的油膜厚度。
　　4　結語
　　針對RTG起升減速器（qì）失（shī）效（xiào）現象進行（háng）分析，並提出相應（yīng）的改（gǎi）進措（cuò）施，對類似問題的分析和研究具有一定的指導和借鑒意義。
　　參考文獻
　　胡延平.煤炭機械傳動齒輪失效形式分析及改進措施[J].江西煤炭科（kē）技，2010(3):105-107.
　　劉鵬德.齒輪的（de）失效（xiào）分析（xī）及其失效預防研究（jiū）[J].工藝科技，2013，42(2):28-31.