泰兴减速机齿轮轴断轴的修复经验
一、故障情况
1 套磷复肥装置中的回转窑干燥机，传动装置主电机型号YJS450 -6，355kW，6000V，配用主减速机型号 NZS1240 -45VBR，880kW，3 级变速，其中高速端的Ⅰ轴为齿轮轴。Ⅰ轴的输入端通过液力偶合器与主电机联接，输出端通过离合器与盘车装置联接。
泰兴减速机Ⅰ轴运行中突然断裂，没有库存备件，联系泰兴减速机制造厂订购备件，交货期至少需要 1 个月时间。齿轮轴断裂部位处在轴承位的轴肩根部（图 1），除断口外，剩余轴段（约 2/3）无弯曲变形，轴颈、齿面没有明显损伤，考虑到断口侧光轴长度足够，且减速机箱体内空间允许，决定采用套接的方法对断轴做再接修复。
二、修复方案
1.确认齿轮轴结构尺寸
联系泰兴减速机制造厂提供齿轮轴图纸，实测齿轮轴主要关键尺寸，将实测尺寸与图纸尺寸对照，进一步核实确认图纸准确无误，修复过程中按图控制轴的尺寸和精度。
2.确定新老轴段的套接结构
采用承插式孔轴过盈配合（Φ110H7/s6），辅以较紧的键联接（键槽 28P9/键 28h9），用温差法装配套接，套接完成后再精加工新轴段的各阶梯轴段，来控制整个轴的结构尺寸和精度，见图 2。
3.原轴段套接部位轴头处理
车平原轴段断口并倒角，在拟套接部位的轴头车出一段轴伸和轴肩，以便套接和套接定位。为了不削弱轴段的原有强度，套接部位的轴径不要缩减过多，套接轴伸长度和键槽尺寸可参照同规格轴在联轴器处轴伸的尺寸来确定。
4.新轴段材料选择与坯料准备
图纸注明原齿轮轴材料为 20CrNi2MoA，厂方介绍可用20CrMnMo 替代，选用机械性能与原材料接近（略低）且易于采购到的 40Cr 棒料。参照同规格轴所配联轴器尺寸，确定套接长度以及新轴段套接部位的内外径尺寸、键槽尺寸。轴的实接长度加上套接深度，再适当放些加工余量，即为坯料长度。套接部位的外圆直径，再放些加工余量，为坯料的直径。
5.新轴段加工和热处理
新轴段由坯料到粗加工端面、轴径、套孔，经过调质热处理后，再精加工套孔和套孔内键槽。注意套孔和套孔内键槽的精加工在套接前进行，轴径和轴颈上键槽的精加工待套接完成后进行。
套孔端口适当倒角以利于装配，轴头钻 M30 螺纹孔做吊装孔。为避免因轴肩过大造成轴肩根部应力集中，同时也为避免与泰兴减速机箱壁抵触，将大轴肩车成锥形。
6.新老轴段套接
将键装配入老轴段轴伸的键槽内；用油浴加热或电阻炉加热新轴段至 200～250℃后，对新老轴段进行套接。加热温度根据轴径尺寸及过盈量按公式 1 计算。
7.轴的后续加工
新老轴段套接成一体后，按照原图精加工新轴段上的轴肩、轴颈及键槽，控制形位尺寸偏差和加工精度，保证轴的各尺寸符合原图纸要求。回装后的泰兴减速机见图 3。
三、修复效果
整个修复过程用时 5 天，接好的齿轮轴回装后，泰兴减速机运行正常。运行月余后，原厂新备件到货，利用停车机会用新轴换下了旧轴，旧轴备用。这次对减速机齿轮轴的再接抢修，缩短了故障停机时间，减少了生产损失，是一次成功的尝试。由于公司机加工能力有限，且不具备热处理条件，修复方案的实施由原武汉七零一一厂协助完成。
