提升机减速器主要类型、技术特点及品控关键技术

    减速器是矿井提升机机械系统中一个很重要的组成部分，它的作用是用来传 递运动和动力(降低速度，增大扭矩)。矿井提升机多为叁班不停地运行，运转过程中会出现少量冲击，启动、制动 非常频繁，且正反向运转，其负荷类型属于中等冲击负荷。根据现场测试，矿井提升机启动时的尖峰负荷一般是正常工作负荷的1.5～2倍，一个工作周期的典型负荷变化见下图所示。

　　提升机减速器使用系数KA：

　　单绳缠绕式：KA=1.6

　　多绳摩擦式：KA=1.75

　　齿根弯曲安全系数：SF≧1.5

　　齿面接触安全系数：SH≧1.1

一、提升机减速器选用要求

　　提升机用减速器需满足下列标准的要求：

　　GB/T 20961-2007 单绳缠绕式矿井提升

　　GT/T 10599-2010 多绳摩擦式提升机

　　① 减速器齿轮精度应符合GB/T 10095.1和GB/T 10095.2的规定 。

　　② 减速器润滑油清洁度用0.075mm的筛网所滤得的脏物质量不大于3.4amg(a 为减速器的各级中心距之和，mm)

　　③ 减速器轴承温升不应超过40℃，温度不应超过75℃。箱内润滑油温升 不应超过35℃。

　　④ 减速器、润滑站各密封部位不应有渗漏油现象。

　　根据矿井提升机的应用特点，单绳缠绕式矿井提升机对减速器的速比要求：10-35；多绳摩擦式矿井提升机减速器的速比一般要求:7-15；减速器传递扭矩范围：30kNm~1800kNm；齿轮传动功率可满足5000kW以上。

二、主要类型与技术特点

　　提升机减速器主要有以下4大类：

1.单入轴平行轴齿轮减速器

2.双入轴平行轴齿轮减速器

3.同轴式功率分流齿轮减速器

4.行星齿轮减速器

1.单绳缠绕式提升机减速器

　　单绳缠绕式提升机用减速器的类型主要有ZL、ZHLR、PTH、 ZZ及ZK型，传动比 11.2-31.5，两级传动。

　　ZL和ZHLR型分别为软齿面渐开线齿形和圆弧齿形人字齿平行轴减速器；PTH型为中硬齿面渐开线斜齿圆柱齿轮减速器。

　　根据提升机对减速器传动比的要求，ZK系列主要选用ZKL(两级传动)和ZKP(单级派生传动)型，ZZ系列主要选用ZZL(两级传动)、ZZDP(单级派生传动)和ZZLP(两级派生传动)型。

　　随着硬齿面齿轮技术和行星齿轮减速器技术的发展，目前提升机主要选用ZK(JB/T 12808-2016)及ZZ(JB/T 9043-2016)系列行星齿轮减速器。

2.多绳摩擦式提升机减速器

　　多绳摩擦式提升机常见的配套减速器主要有弹簧基础减速器、双输入平行轴减速 器和行星齿轮减速器。多绳摩擦式提升机减速器传动比i=7.1-11.2。

　　弹簧基础减速器为同轴式传动，主要解决提升机启动和制动对井塔的冲击;对于功率大于1000kW的提升机系统，适用双电机驱动;行星传动采用单级派生型，ZK系列配ZKP型、ZZ系列配ZZDP型。

3.行星减速器与平行轴减速器比较

　　传动比：i=7.15，功率：P=4412(kW)

　　1)功率分流;2)合理地应用了内啮合;3)传动比大;4)传动效率高;5)运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。

三、减速器研发流程及品控关键技术

1.减速器产品研制流程

2.基于标准的齿轮产品设计

　　可根据客户要求， 采用国内外标准进行齿轮产品的设计制造。主要采用的标准：ISO、 AGMA、 DIN等。

3.轴承选型与寿命计算

　　采用ISO281、ISO TS16281考虑箱体、轴等配合公差、受载热弹变形、 润滑油粘度、污染颗粒、温升及疲劳寿命等，对各轴承进行寿命计算。

　　建材行业齿轮箱轴承选型考虑的主要因素：1)轴承配合公差—— 有效游隙;2)传动系统热弹变形;3)轴承支承刚度对齿轮接触的影响。

4.轴类零部件设计

　　技术要点：

　　1)轴的结构静强度分析(应力应变)。

　　2)基于热弹变形的多体耦合的配合公差的确定(箱体、轴承、齿轮、热变形、受载变形等)。

　　3)考虑齿面接触的轴类部件结构优化(弹性变形一致性控制技术)。

　　4)轴系动态特性分析与性能评价(临界转速的确定，避免共振)。

5.基于有限元的箱体轻量化设计

箱体的功能：

　　1)避免外部环境对传动系统的影响。

　　2)保证传动系统各关键零部件严格的位置关系。

　　3)部件集成。

箱体设计要点：

　　1)结构力学分析(应力、应变)。

　　2)结构动力学分析(模态分析、动态响应分析)。

　　3)人机交互。

6.基于系统弹性变形的齿轮修形技术

7.润滑系统设计技术

8.动力学分析与性能评价

　　综合考虑齿轮传动中的时变啮合刚度、间隙误差、阻尼、轴承刚度等因素，建立了行星齿轮系-轴承-箱体的叁维接触非线性动态分析模型，对多种工况下的有限元分析模型进行瞬态动力学分析，实现了齿轮系统啮合冲击的动力学仿真，为多级行星齿轮 减速器的减振、降噪优化设计提供依据。

　　为保证设计质量，采用一系列齿轮产品设计、分析与仿真软件，通过标准化设计、静力学优化分析、动力学分析与性能评价、厂内试验与现场实践验证等手段，构建一套完整的齿轮产品研发体系。