淺析球磨機(jī)的齒輪磨損原因及對(duì)策

朱衛(wèi)軍

[摘要]在礦山、冶金、水泥等行業(yè)中球磨機(jī)的使用非常廣泛，是磨礦系統(tǒng)的重要組成部分，有著非常大的應(yīng)用前景。大齒輪作為球磨機(jī)的重要組成部件，尺寸大、加工周期長(zhǎng)、安裝困難，常會(huì)由于磨損的問題而致使其使用壽命較短。球磨機(jī)大齒輪磨損的影響因素有很多，以下就大齒輪磨損的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理對(duì)策，做好球磨機(jī)大齒輪的安裝、檢修、維護(hù)工作，提高齒輪的運(yùn)行效率與穩(wěn)定性，延長(zhǎng)大齒輪的使用壽命。

[關(guān)鍵詞]球磨機(jī)；大齒輪；磨損；原因；對(duì)策

引言

球磨機(jī)的使用壽命多受大齒輪的使用壽命所影響，理論分析計(jì)算球磨機(jī)的大齒輪使用壽命在12年以上，但是實(shí)際應(yīng)用中大齒輪的使用周期在5-8年左右，有的使用時(shí)間短的甚至不足4年就報(bào)廢了，大齒輪的使用壽命短不僅對(duì)正常生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生很大不良影響，還會(huì)造成維修、購買設(shè)備的成本增加，對(duì)企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。誠然球磨機(jī)的工作環(huán)境惡劣，但是這并不是球磨機(jī)大齒輪使用壽命短的主要原因，大齒輪的磨損應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維護(hù)等各個(gè)方面入手來加以控制，盡量降低大齒輪的磨損程度，提高其使用壽命。

1.球磨機(jī)大齒輪磨損的狀態(tài)及原因分析

1.1研磨磨損和磨料磨損

齒面在嚙合傳動(dòng)的過程中會(huì)有兩種運(yùn)行狀態(tài)，即滾動(dòng)與滑動(dòng)，當(dāng)齒輪運(yùn)行速度快速變化時(shí)如果潤(rùn)滑不到位或者接觸面壓力較大，就會(huì)造成金屬接觸現(xiàn)象，相互摩擦進(jìn)而引起齒輪的研磨磨損，有以下兩種情況：①摩擦表面存在凸起與凹陷，兩部分在運(yùn)行時(shí)相互嵌合，相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，凸起部分會(huì)出現(xiàn)彈性變形，或被刮削產(chǎn)生脫落問題，進(jìn)而造成疲勞性剝蝕；②如果接觸壓力相對(duì)較大，會(huì)產(chǎn)生固相焊合，在此過程中產(chǎn)生的磨損可表示為：摩擦表面產(chǎn)生滑動(dòng)，粘著點(diǎn)扯開，接著再次粘著和扯開，導(dǎo)致摩擦表面遭到破壞，同時(shí)，進(jìn)一步加劇齒輪磨損。

另外，硬質(zhì)顆粒在摩擦的過程中也會(huì)引起一定程度的表面擦傷和表面的材料脫落，這種想象稱為磨料磨損，磨損機(jī)理可歸結(jié)為微觀切削、擠壓剝落、疲勞破壞。

1.2造成大齒輪磨損的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）齒輪硬度的影響

對(duì)于齒輪硬度的設(shè)計(jì)，國家有著明確的標(biāo)準(zhǔn)要求：大齒輪的硬度必須保證在HB300以上，小齒輪齒面的硬度必須在HRC45以上。但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，齒輪的硬度往往難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，而且有些企業(yè)為了縮短檢修時(shí)間，消除內(nèi)應(yīng)力的加工工藝也會(huì)被取消，這樣就對(duì)齒輪的硬度要求造成了很大的折扣，使得齒輪出現(xiàn)硬度不足的現(xiàn)象，進(jìn)而造成磨損問題。

（2）潤(rùn)滑油的選用及保養(yǎng)不當(dāng)

潤(rùn)滑油是球磨機(jī)齒輪正常運(yùn)行的重要保障，并且潤(rùn)滑油具有降噪和減少磨損的作用。但是在實(shí)際的設(shè)備應(yīng)用過程中，潤(rùn)滑油的作用并沒有引起有關(guān)重視，選取潤(rùn)滑油的時(shí)候并沒有根據(jù)球磨機(jī)的運(yùn)行需要和潤(rùn)滑油的性能區(qū)別而做甄選，潤(rùn)滑油使用的非常草率，再加上潤(rùn)滑油的使用方式不正確，就很容易在機(jī)器運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，一旦齒輪的潤(rùn)滑粘度不足，就很難形成油膜，從而致使齒輪的磨損情況加劇，影響了齒輪的使用壽命。有的企業(yè)甚至以廢機(jī)油來代替潤(rùn)滑油，如此做法不僅達(dá)不到潤(rùn)滑作用，還會(huì)因?yàn)閺U機(jī)油中的水分和雜質(zhì)使得齒輪的磨損更加厲害。因此選擇恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油以及正確的潤(rùn)滑方法對(duì)大齒輪的運(yùn)行和使用壽命十分重要。

（3）齒輪端面的密封性不足

在球磨機(jī)設(shè)備的傳動(dòng)齒輪中，由于其設(shè)計(jì)尺寸較大，齒輪加工都會(huì)留有一定的余量，保障安裝調(diào)試使用。目前我國大多數(shù)球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪的加工方式都是端面加壓加工，這種工藝加工必然有其優(yōu)點(diǎn)，但是有一個(gè)非常明顯的缺點(diǎn)就是齒輪的密封性不能很好的保障。在球磨機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間之后，端面的毛氈由于長(zhǎng)時(shí)間受到擠壓而失去彈性，致使毛氈處出現(xiàn)縫隙，一旦球磨機(jī)處于多粉塵的運(yùn)行環(huán)境，粉塵和雜質(zhì)就會(huì)進(jìn)入縫隙，影響齒輪的潤(rùn)滑效果，造成齒輪的磨損現(xiàn)象。齒輪的密封性能的缺陷會(huì)導(dǎo)致齒輪磨損加劇，不僅影響齒輪的正常運(yùn)行，給使用壽命帶來極大負(fù)面影響，對(duì)設(shè)備的后期檢修也會(huì)造成很大干擾。

2.降低球磨機(jī)大齒輪齒面磨損的方法對(duì)策

2.1優(yōu)化大齒輪的設(shè)計(jì)制造，提高大齒輪的質(zhì)量

（1）提升加工精度。在球磨機(jī)設(shè)備制作加工過程中要適當(dāng)?shù)靥嵘X輪的精度要求，目前我國國內(nèi)的齒輪加工精度一般為級(jí)9-8-8DC和9-9-8DC，齒面的粗糙度為3.2微米，這種精度和粗糙度已經(jīng)逐漸難以滿足生產(chǎn)的發(fā)展，因此，可以采用適當(dāng)?shù)墓に嚭头椒ń档妄X面的粗糙度，提高齒輪的加工精度，從而提升嚙合準(zhǔn)確度，改善潤(rùn)滑效果，降低齒輪的載荷。

（2）提高齒面硬度。由于我國齒輪的材料一直以ZG45材料為主，這種材料淬火難度大，所以齒面的硬度難以保證，如此除了需要提高齒輪的加工精度以外，還要使用新材料，提高齒輪的耐磨性以及接觸強(qiáng)度，此外，在齒輪生產(chǎn)完成之后，可以在其表面進(jìn)行硬化處理和時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力，提高齒面的硬度，提高齒輪的耐磨性。

（3）提高重迭系數(shù)。重迭系數(shù)為漸開線齒輪傳動(dòng)過程中的關(guān)鍵參數(shù)，重迭系數(shù)越大代表接觸齒輪數(shù)量越多，運(yùn)行越平穩(wěn)，齒輪荷載相對(duì)較小，而且油膜厚度也會(huì)有所增加，有效提升了齒輪自身的承載水平。在中心距保持不變的情況下，減小齒輪模數(shù)可起到增加重迭系數(shù)的作用，從球磨機(jī)自身角度講，提高重迭系數(shù)最為有效的措施為使用斜齒圓柱齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。

（4）準(zhǔn)確調(diào)整滑動(dòng)系數(shù)。磨損的起源主要為滑動(dòng)，滑動(dòng)系數(shù)是衡量傳動(dòng)的主要參數(shù)指標(biāo)，可運(yùn)用滑動(dòng)系數(shù)對(duì)實(shí)際磨損量進(jìn)行評(píng)估，對(duì)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)注意滑動(dòng)系數(shù)不能超出許用值，并盡量使兩個(gè)齒輪的滑動(dòng)系數(shù)保持一致。在實(shí)際工作中，可運(yùn)用角變位等措施對(duì)滑動(dòng)系數(shù)實(shí)施調(diào)整，減小相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的速度，進(jìn)而有效提升齒面抗磨性能。

（5）提高齒輪密封程度。保證齒輪的密封性是提高齒輪潤(rùn)滑度的重要手段，必須處理好齒輪進(jìn)砂、漿的問題，優(yōu)化齒輪罩結(jié)構(gòu)，設(shè)置擋砂、漿功能，并且要改進(jìn)襯板螺栓的密封結(jié)構(gòu)，從源頭上杜絕砂、漿泄漏。

2.2正確的安裝檢修與后期維護(hù)

細(xì)致的安裝檢修工作是保證大齒輪正常運(yùn)行與減少磨損的重要環(huán)節(jié)，在齒輪的安裝過程中要注意：保證大小齒輪的頂隙、跳動(dòng)、接觸等符合規(guī)定的要求，保證大小齒輪的嚙合精度，安裝時(shí)還要考慮球磨機(jī)負(fù)荷下工作撓度變形的影響，計(jì)算出進(jìn)出料端的標(biāo)高差、并保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滿足嚙合精度，避免偏載；裝配小齒輪時(shí)宜采用壓入法，防止因熱裝使小齒輪退火、齒面硬度降低而過早磨損，使嚙合精度下降而影響大齒輪，當(dāng)小齒輪磨損到限后要及時(shí)進(jìn)行更換，避免因嚙合間隙過大導(dǎo)致沖擊負(fù)荷，換小齒輪時(shí)可進(jìn)行人工打磨或噴丸處理，以降低齒輪粗糙度；大齒輪磨損到限后，可根據(jù)磨損的情況進(jìn)行修復(fù)再利用，這樣能延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，節(jié)省材料費(fèi)用支出，對(duì)于普通齒輪可采用大變位法修復(fù)，對(duì)于大變位齒輪可采用大壓力角修復(fù)法。

定期巡檢，日常維護(hù)工作對(duì)于齒輪運(yùn)行也十分重要，如定期檢查噴射系統(tǒng)的穩(wěn)定性，齒輪嚙合面的溫度等，對(duì)于大齒輪每一到兩年可用有機(jī)溶劑完全清洗系統(tǒng)，確保系統(tǒng)暢通靈活，適時(shí)清除殘留在齒面的積垢，從而延長(zhǎng)大齒輪的使用壽命。

2.3做好潤(rùn)滑工作

球磨機(jī)的潤(rùn)滑油的選擇與潤(rùn)滑方式的選擇要科學(xué)合理，選擇潤(rùn)滑油的時(shí)候我們要注意潤(rùn)滑油的粘度和油性，目前我國常用的有潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、固體潤(rùn)滑劑，在球磨機(jī)的齒輪抗磨選擇中選用潤(rùn)滑油的應(yīng)用較多，潤(rùn)滑油包括齒輪油和機(jī)械油，齒輪油的粘度高、油性好，其中含有的極性物質(zhì)較多，更容易在齒輪傳動(dòng)過程中形成油膜，因此齒輪油的應(yīng)用范圍也更加廣泛：而潤(rùn)滑方式包括手工潤(rùn)滑、油池潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑以及噴射潤(rùn)滑幾種方式，與其他的潤(rùn)滑方式相比而言，油池潤(rùn)滑方式更加簡(jiǎn)易方便，要根據(jù)球磨機(jī)實(shí)際工作環(huán)境與狀態(tài)選擇合適的潤(rùn)滑方式。