2005年8月，重慶齒輪箱有限責(zé)任公司與山西榆次同力達水泥有限責(zé)任公司成功簽訂了國內(nèi)首臺4200千瓦立式磨機減速機制造合同，打破了在此之前2500千瓦以上大功率立式磨機減速機一直被國外同行業(yè)大公司壟斷中國市場的現(xiàn)狀。此后，公司又分別于06年2月與安徽海螺集團、于06年3月與山東山水集團、于06年6月與日照日廣公司等單位陸續(xù)簽訂4000千瓦及以上大型立式磨機減速機共計8臺套。4200千瓦立式磨機減速機型號為JLP400，是目前我國自行設(shè)計、制造的功率最大的立式磨機減速機，額定輸入功率4200千瓦，總重量110噸，輸入轉(zhuǎn)速每分鐘993轉(zhuǎn)，傳動比分為39.286:1和46.05：1兩種，作為丹麥?zhǔn)访芩构玖⑹侥C的關(guān)鍵配套設(shè)備，主要用于日產(chǎn)5000噸新型干法水泥生產(chǎn)線。經(jīng)過我公司的不懈努力，目前研制工作進展順利，

    將于八月中旬完成首臺樣機的制造。JLP400立式磨機減速機的成功研制，標(biāo)志著我公司的立式磨機減速機技術(shù)邁上了一個新臺階，對我國在大功率立式磨機減速機生產(chǎn)制造國產(chǎn)化具有十分重大的意義。

    一、 JLP400立式磨機減速機的主要技術(shù)特性

    主要由六個部分構(gòu)成，即錐齒輪傳動部分、平行軸傳動部分、行星傳動部分、止推軸承部分、箱體部分以及潤滑部分。在粉磨過程中由于物料顆粒和硬度不均勻，對輥子產(chǎn)生沖擊載荷，且經(jīng)常波動。磨輥總在不均勻的料層上運動，產(chǎn)生的垂直載荷通過磨盤、止推軸承、箱體力壁傳遞到基礎(chǔ)。

    我公司設(shè)計制造的JLP400型立磨機減速機在部分設(shè)計中引用了大率船用軍工技術(shù)，錐齒輪傳動部分位于減速機的輸入端，電動機通過高速彈性膜片聯(lián)軸器與輸入錐齒輪聯(lián)接，帶動大錐齒輪。為了達到大傳動比要求，JLP400型立式磨機減速機比一般立磨減速機增加了一級平行軸齒輪傳動。平行軸被動齒輪通過齒形聯(lián)軸器與行星傳動部份的太陽輪相連，并保持太陽輪浮動。太陽輪帶動行星輪和行星架旋轉(zhuǎn)，磨盤法蘭與行星架連接，從而帶動磨盤旋轉(zhuǎn)。在JLP400立式磨機減速機的結(jié)構(gòu)中，行星傳動部份的內(nèi)齒圈不再作為箱體的一部份。磨盤法蘭上所承受的重量直接通過止推軸承、箱體傳遞到基礎(chǔ)。在設(shè)計上，保證了磨盤法蘭、止推軸承、箱體的平均受力直徑相等，使磨機在工作時，近千噸的軸向載荷不會對箱體產(chǎn)生彎矩。JLP400型立式磨機減速機的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖二。

                圖二、JLP400型立式磨機減速機傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
    JLP400立式磨機減速機在技術(shù)上，既體現(xiàn)了性能指標(biāo)的先進性，又保證了高度的可靠性以及良好的工藝性，在使用上具有體積小、生產(chǎn)效率高、單位能耗低等優(yōu)點。

    二、JLP400立式磨機減速機的主要零部件設(shè)計

    1、齒輪設(shè)計

    JLP400立式磨機減速機所有外齒輪全部采用硬齒面齒輪技術(shù)，按無限壽命設(shè)計。內(nèi)齒圈采用調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)多年來齒輪制造技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)驗積累，可以用齒輪承載能力指標(biāo)來表征齒輪的強度，這個指標(biāo)大致反映了目前國內(nèi)齒輪設(shè)計和制造技術(shù)所能達到的實際水平。

    我公司的齒輪承載能力計算程序是在原引進西德技術(shù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室反復(fù)優(yōu)化而形成，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

    目前常用的齒輪承載能力指標(biāo)主要有2個。
    1）表征表面接觸疲勞強度的K系數(shù)。
    K=Ft（u+1）/b.d.u N/mm2
    式中：Ft—齒輪圓周切向力，N；
    b—齒輪工作齒寬， mm；
    d—主動輪節(jié)圓直徑，mm；
    u—減速比

    2）表征輪齒彎曲強度指標(biāo)的U系數(shù)。
　　U= Ft/b.mn  N/mm2
　　式中：mn齒輪法向模數(shù)，mm。
　　系數(shù)K、U國內(nèi)控制水平詳見表1
　　對于水泥行業(yè)的減速機，我公司還采用美國AGMA標(biāo)準(zhǔn)進行強度校核，其AGMA服務(wù)系數(shù)接觸強度CSF≥2.5，彎曲強度KSF≥3.0。

                                                       表1、K、U水平值

　　所有圓柱外齒輪全部采用高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)滲碳淬火處理，齒輪表面硬度HRC58-62，芯部硬度HRC32-42。硬化層深度根據(jù)載荷大小由計算機計算確定。所有齒輪齒面進行磨齒加工，其精度均在GB10095標(biāo)準(zhǔn)6級以上。齒輪均采用變位齒輪，變位系數(shù)的確定考慮了齒輪嚙合的接觸強度、運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性及運轉(zhuǎn)噪聲等因素，保證齒輪副達到最佳性能。

　　圓柱齒輪的滾齒加工采用大圓弧沉切留磨滾刀。使用該刀具滾齒時，齒根受到根切，兩齒面之間產(chǎn)生一個大圓弧過渡。在后續(xù)的磨齒加工中，可以避免在齒根處產(chǎn)生磨削臺階。由于齒根不受磨削，其滲碳硬化層得以完全保留。滲碳后，齒溝處進行噴丸強化，在表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，增加了硬度。這一齒形技術(shù)的應(yīng)用，輪齒的抗彎曲疲勞極限可提高30%以上。

　　考慮齒輪傳動過程中的傳動平穩(wěn)性及噪聲，在齒輪設(shè)計中采用了齒形、齒向修整技術(shù)。我公司的齒輪修整分為齒廓修形、齒向修形兩種。齒廓修形分為齒頂修緣、齒根修緣；齒向修形可分為齒端修薄、螺旋線修形、鼓形修整、曲面修整等。在設(shè)計中根據(jù)不同的需要選擇合適的修形方式，以使齒輪的嚙合效果達到最佳。
JLP400立式磨機減速機圓錐齒輪采用格里森等頂隙收縮弧齒或克林根貝爾格等高齒圓錐齒輪，均采用深層滲碳淬火，磨齒成品。齒輪精度達到國家標(biāo)準(zhǔn)6級以上。

　　JLP400立式磨機減速機內(nèi)齒圈采用高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)處理，并經(jīng)過內(nèi)齒磨削。齒輪精度達到GB10095標(biāo)準(zhǔn)6級以上。

　　2、箱體設(shè)計

　　JLP400立式磨機減速機箱體除了承受由內(nèi)齒圈傳遞的齒輪嚙合的扭矩外，還要承受由磨輥施加于磨盤的靜態(tài)和動態(tài)力。因此箱體的要求是：應(yīng)有足夠的剛性，能夠承受全部的內(nèi)外載荷，并保證齒輪接觸良好；應(yīng)防滲漏、防塵；結(jié)構(gòu)上還應(yīng)便于裝拆、檢查和維護。

　　本減速機箱體設(shè)計為結(jié)構(gòu)鋼焊接結(jié)構(gòu)，外觀呈圓柱形，箱體的平均受力直徑與止推軸承平均受力直徑相等，保證了箱體在承受軸力載荷不承受彎矩，使軸向力直接通過箱壁傳遞到基礎(chǔ)。
箱體的設(shè)計中還著重考慮了減速機的潤滑及檢測，使用整個潤滑系統(tǒng)暢通無阻，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

　　3、止推軸承設(shè)計

　　一般情況下，止推軸承的最佳止推瓦數(shù)為8-15塊，隨著止推瓦個數(shù)的增加，止推軸承軸向載荷分布的不均勻性也增大，而止推瓦個數(shù)偏少將會失去均衡載荷能力的優(yōu)點。
止推瓦一般采用扇形結(jié)構(gòu)，止推瓦的平均弧長與寬度（內(nèi)外半徑之差）的比值應(yīng)控制在0.6-2.0之間。止推瓦的間距應(yīng)不小于平均弧長的25%,外徑D1與內(nèi)徑D2的比值應(yīng)控制在1.5-2.5范圍內(nèi)。所有止推瓦的表面積與內(nèi)外徑圍成的環(huán)形面積之比在0.7-0.85之間。另外，還必須保證止推瓦的平均受力直徑與箱體的平均受力直徑一致。
軸承表面材料通常有兩種：一種是巴氏合金耐磨材料；另一種是彈性金屬塑料耐磨材料。巴氏合金軸承承受比壓控制在20Kgf/cm2以內(nèi)，金屬塑料軸承承受比壓可以達到45 Kgf/cm2。本減速機采用第二種材料。

　　4、軸承設(shè)計

　　    軸承設(shè)計是JLP400減速機設(shè)計中非常關(guān)鍵的內(nèi)容。在本減速機中集中了螺旋圓錐齒輪傳動、圓柱斜齒輪傳動、行星齒輪傳動，加上大部分零件為立式安裝，零件本身自重極大，造成軸承載荷大，受力條件惡劣，為軸承的選用增加了很大的難度。在本減速機中，有效的結(jié)合使用了圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、圓柱滾子軸承、軸向推力軸承等，起到了很好的效果。

　　5、潤滑和監(jiān)控

　　減速機的潤滑是非常重要的，對齒輪的承載能力和使用壽命都會產(chǎn)生極大的影響。JLP400立式磨機減速機的潤滑是非常復(fù)雜的，既有低壓潤滑，還有高壓潤滑。齒輪嚙合及滾動軸承采用低壓潤滑，止推軸承采用高壓潤滑。所有潤滑均利用全靜壓油站強制供油。潤滑油采用粘度等級為N220-N320中負荷極壓工業(yè)齒輪油，低壓流量為1000L/min，壓力為0.2-0.4Mpa，高壓流量為250L/min，壓力為10-16Mpa。為保證減速機的運行安全，所有潤滑油都必須經(jīng)過高精度的過濾器過濾后方能供給到各個潤滑點。

　　為保證整減速機的絕對運行安全，必須對整個減速機和潤滑系統(tǒng)進行連續(xù)監(jiān)控。包括各個潤滑點的油壓、油溫、過濾器兩端的壓差等。當(dāng)測試值偏離標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值時，就是發(fā)出報警信號。潤滑系統(tǒng)和主電機實行電氣聯(lián)鎖，有效的保證了減速機的運行安全。

　　本產(chǎn)品還對減速機的機殼振動進行實時監(jiān)控，保證整機的正常運行。

　　三、JLP400立式磨機減速機研制保障條件介紹

　　1、先進的設(shè)計技術(shù)是保證產(chǎn)品先進性的前提

　　我公司早在七十年代末期就引進了德國羅曼公司的齒輪箱設(shè)計制造技術(shù)。多年來，我公司集引進的先進技術(shù)和自己的科研成果為一體，運用計算機輔助設(shè)計不斷開發(fā)創(chuàng)新，形成自己獨特的設(shè)計制造技術(shù)，在高精度硬齒面齒輪設(shè)計制造技術(shù)方面保持國內(nèi)領(lǐng)先，并達到世界發(fā)達國家同等水平，具備了參與國際競爭的能力。2004年，公司與德加沃特曼技術(shù)咨詢公司簽訂了齒輪箱技術(shù)咨詢協(xié)議，以便及時掌握齒輪箱技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)?！笆濉逼陂g，我公司完成新產(chǎn)品開發(fā)和科技創(chuàng)新近500項，申報并取得國家專利21項，制定國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)18項，獲得國家和省部級科技進步一、二、三等獎共29項。公司技術(shù)中心即將通過“國家級技術(shù)中心”評定。一直以來，我公司始終緊跟齒輪箱先進技術(shù)的發(fā)展步伐，不斷追求創(chuàng)新和技術(shù)積累，始終保持齒輪箱技術(shù)的領(lǐng)先地位。在產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量控制上，主要體現(xiàn)了程序文件化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、手段先進化等幾方面的特點。產(chǎn)品設(shè)計中，從設(shè)計輸入開始，直至發(fā)布設(shè)計輸出文件為止的技術(shù)管理全過程都形成了文件化的程序加以控制，以保證能為采購、制造、檢驗、使用等提供清晰、準(zhǔn)確的技術(shù)文件。設(shè)計的先進性也同時體現(xiàn)在引用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的先進性，我公司一貫采用國際先進的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計產(chǎn)品，公司的產(chǎn)品均具有較高的“雙標(biāo)”采標(biāo)率，確保了產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟性能和質(zhì)量水平，始終處于國內(nèi)領(lǐng)先。手段的先進性是保證設(shè)計先進性的重要條件。我公司多年來一直采用先進的CAD/CAEE、CAPP、CAM等輔助手段，對產(chǎn)品進行最優(yōu)化設(shè)計。在JLP400立式磨機減速機的設(shè)計中，采用了先進的SOLIDWORK輔助設(shè)計技術(shù)，并對產(chǎn)品的重要部件進行有限元分析，模擬產(chǎn)品實際使用工況條件，檢驗產(chǎn)品的設(shè)計強度、剛度等指標(biāo)，有力的保證了JLP400立式磨機減速機設(shè)計上的先進性和使用上的可靠性。

　　2、強大的設(shè)備保證能力是保證產(chǎn)品先進性的基礎(chǔ)

　　一流的產(chǎn)品除了體現(xiàn)于一流的設(shè)計水平外，還需要先進的設(shè)備來予以保證。我公司一貫注意設(shè)備保障條件的建設(shè)，僅在“十五”期間，就投巨資四億元進行裝備水平和生產(chǎn)能力改造，已經(jīng)具備年產(chǎn)單重50t 以上的大型齒輪箱400-500臺的能力。我公司現(xiàn)有型號不同、功能齊全、控制先進的大型高精度硬齒面齒輪的冷熱加工、檢測、試驗設(shè)備近百臺（套）。在冷加工方面，擁有能夠加工DIN3級精度的NILES公司成形磨齒機7臺（套），加工規(guī)格從φ800mm至φ4000mm不等，該磨齒機可進行內(nèi)齒輪磨削加工；擁有HOFLER公司φ4000mm、φ3000mm、φ2500mm、φ2000mm、φ1000mm全數(shù)控展成磨齒機，可加工DIN3級精度齒輪；擁有西班牙RACEM公司NC801數(shù)控落地鏜銑床，鏜桿直徑φ200mm，水平行程8000mm，垂直行程4500mm；擁有捷克斯柯達公司HCW3-225NC數(shù)控落地鏜銑床，鏜桿直徑φ225mm，水平行程11500mm，垂直行程4500mm；擁有CK61250數(shù)控制臥車、CK5250數(shù)控立車等先進的設(shè)備。在熱加工方面，擁有德國IVA公司φ4000滲碳淬火生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線是國內(nèi)加工規(guī)格最大、技術(shù)最先進、配套最齊全的熱處理生產(chǎn)線，包括φ4000×2000滲碳爐、φ4000×2000淬火爐、φ4000×3000回火爐、φ4000淬火油槽、淬火水槽、緩冷槽等。在檢測方面，擁有德國LEITZ公司PMM303010A高精度三座檢測儀，可對3000×3000×1000范圍內(nèi)的齒輪、箱體、螺傘、蝸輪、蝸桿等零件進行檢測，檢測精度可達到DIN3級；擁有德國產(chǎn)PFSV1600綜合齒輪檢測儀，可以M25、φ1800、DIN4級精度的齒輪進行檢測。在試驗方面，擁有德國西門子1580KW×2交流變頻調(diào)速試驗臺、芬蘭ABB公司800KW×2交流變頻調(diào)速試驗臺以及即將裝備到位的3300KW×2交流變頻調(diào)速試驗臺等。我公司部分關(guān)鍵重點設(shè)備參見表一至表七。