论文导读：或者称为“过定位”。考虑到电机轴同时承受转矩和巨大弯矩复合作用的根源是设计不当造成的。改后电机轴基本上只传动扭矩。弯矩，ZM2560型自磨机传动系统改造。
关键词：自磨机，过定位，扭矩，弯矩
一、存在问题
济钢炉料公司钢渣加工车间自磨生产线主体设备采用洛阳大华重型机械有限公司生产的ZM2560型钢渣自磨机，动力系统配套江苏泰兴集团ZLY355-20-Ⅷ(中心矩605)型减速机、佳木斯集团Y355M2-6/200KW型电机以及大连创思福液耦厂YOXN750型液力耦合器。自2010年2月投运以来的两个多月的时间里，减速机发生两次断轴事故，电机发生一次断轴事故，直接影响经济损失达100余万元。
二、原因分析
1、减速机高速轴轴承温度过高和高速轴在轴肩处折断的原因。在此传动链中，高速轴受到啮合齿轮副产生的径向力F1和三角皮带拉力F2，另外还有减速机轴承和支撑轴承对高速轴产生的三个径向约束力。本来应该有2副约束点（轴承）约束一条直线，而此处有3副约束点用外力强制此传动链保持一条直线，这就是“过度约束”，或者称为“过定位”，导致高速轴所受的径向弯曲力和轴上部件的同轴度误差所产生的能量无处释放，只能大部分由轴自身承担，同时有一部分由轴承承担。
2、电机断轴原因。
2.1事故现场：
断轴发生在设备正常运行状态中，事故当日运行平均电流180安左右。而200KW的驱动电机额定电流368A，运行电流只是额定电流的一半。断轴瞬间电流为240A，其原因是断轴产生的断茬对电机残留部分的断茬造成冲击载荷。故不存在工作过载造成断轴的原因。电机断轴以后，因产生的轴向推力已将电机向右移位约1cm（面向主机观察）；液力耦合器因失去电机轴的支撑而右端下垂，左端轴承座毁坏；液力耦合器的前半联轴器与电机轴的配合孔受损（包括键槽），电机轴断在配合孔内约1.5cm深度处（键槽右端）。
2.2动力传动原理：
电机轴将电机产生的动力通过前半联轴器和后半联轴器传递给泵轮，泵轮产生的液动力带动涡轮旋转。涡轮和液力耦合器外壳及三角皮带轮共同在轴承的支撑下在前、后半联轴器外圆周上转动，再由三角皮带轮通过三角带将驱动力矩传递给减速机高速轴。
2.3断轴原因：
因为本套设备的动力传动特点是动力输入轴和输出轴都在同一端，其力学模型为一简支梁。论文参考，弯矩。论文参考，弯矩。作为这个简支梁模型上的电机轴，是整个梁上的薄弱环节，而轴上的键槽更是应力集中处。论文参考，弯矩。此电机轴不仅传递着扭矩，而且承受着巨大的弯矩。论文参考，弯矩。这种动力输入和输出都在同一端的结构是产生巨大弯矩的根本原因，其直接影响就是大大增加了断轴的概率。也就是说，电机轴是在扭转应力F1和弯曲应力F2的合成作用力F合的作用下而断的，而且弯曲应力F2是主要应力。
三、改造措施：
我们对于这两根轴的断轴问题解决方案一同考虑。上面假设减速机高速轴的右端为自由端视为定性分析问题的一个假设，但如果真是自由端，高速轴强度和刚度也将会不足。因此考虑在减速机和皮带轮之间加上一副弹性柱销联轴器，使之作为能量的释放点。考虑到改进的工作量最小，以不变动减速机及其下游传动为宜。以减速机高速轴为第一基准，仅改进高速轴上游传动链。论文参考，弯矩。
同时，考虑到电机轴同时承受转矩和巨大弯矩复合作用的根源是设计不当造成的，我们改成了如下设计，即选用动力输入和输出不在同一端的液力耦合器进行动力传递，大大降低了电机轴所受的弯矩（仅耦合器自重所造成的弯矩），改后电机轴基本上只传动扭矩，所受应力小了很多。论文参考，弯矩。
王宁，1981年9月生，女，汉族，山东济南人，机械设计制造及自动化专业，现供职于济钢集团 济南鲍德炉料有限公司 机动设备部，现任职称 助理机械工程师，学士学位，研究方向机械设计制造及自动化。
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