水泥生產(chǎn)企業(yè)立式磨機(jī)減速機(jī)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

王 超

（唐山盾石建筑工程有限責(zé)任公司 河北 唐山 063000）

1 引言

傳統(tǒng)的磨機(jī)一般采用的是球式結(jié)構(gòu)，傳輸裝置只能連接電動(dòng)機(jī)和磨機(jī)筒，在運(yùn)作效率上較低，而立式磨機(jī)的傳輸系統(tǒng)不僅能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)與磨筒連接起來(lái)，還能將動(dòng)力傳輸?shù)綔p速裝置及其他相關(guān)部件，從而有效的提高了設(shè)備的工作效率，還能節(jié)省能源的消耗。本文對(duì)立式磨機(jī)中的減速機(jī)進(jìn)行了重點(diǎn)的分析，總結(jié)了減速機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用方向。

2 立式磨機(jī)減速機(jī)的設(shè)計(jì)

立式磨機(jī)的結(jié)構(gòu)可以分為齒輪系統(tǒng)、箱體、軸承、潤(rùn)滑系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)幾個(gè)部分。在進(jìn)行減速機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要從以上幾個(gè)方面考慮，制定一個(gè)完善統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方案，確保每一個(gè)部分的功能能夠有效的發(fā)揮。

2.1 齒輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

立式磨機(jī)中的減速機(jī)一般由螺旋齒輪、太陽(yáng)齒輪和行星齒輪等幾種齒輪組成。這些齒輪都是由合金材料制成的，在強(qiáng)度和剛度上有較高的保證。齒輪在制作完成后還經(jīng)過(guò)了5～6次的淬火工序，因此在強(qiáng)度上才有良好的保證。齒輪的設(shè)計(jì)需要遵循一定的規(guī)范，其中使用較為廣泛的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是AGMA齒輪標(biāo)準(zhǔn)。在齒輪的設(shè)計(jì)中還需要注意的是避免齒輪的共振現(xiàn)象，這就需要對(duì)減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率進(jìn)行調(diào)控，一般需要將減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制在8毫米/秒以下。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，齒輪難免受到磨損，從而導(dǎo)致齒輪形變甚至腐蝕的情況，會(huì)極大的減短齒輪的使用年限。在設(shè)計(jì)中可以對(duì)齒輪的接觸面形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而減小齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中受到的應(yīng)力。

2.2 箱體設(shè)計(jì)

立式磨機(jī)中的減速箱體采用的是圓筒式箱體，在制造中采用的是鑄造式的箱體，并通過(guò)焊接的方式組合在一起。在箱體的底部設(shè)有水平底座，并通過(guò)螺栓進(jìn)行固定。箱體的頂部則有法蘭，與底部的底座保持水平，起到承載的作用。在箱體的頂蓋上還有油池，起到提供動(dòng)力的作用。立式磨機(jī)的壓力通過(guò)減速機(jī)傳遞到軸承上，并通過(guò)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)。在進(jìn)行減速機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，也需要依照一定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在減速機(jī)的磨盤(pán)直徑設(shè)計(jì)上，必須達(dá)到合理的要求。軸承的中心點(diǎn)應(yīng)該盡量靠近箱體的內(nèi)壁，以此來(lái)減小箱體所受到的應(yīng)力。如有必要可以在箱體內(nèi)部增加一定的保護(hù)裝置，對(duì)外殼的強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)。

2.3 軸承的設(shè)計(jì)

立式磨機(jī)的減速裝置中，在輸入端一般都會(huì)有圓錐形的大齒輪和小齒輪，主要起到了在軸承間連接和協(xié)調(diào)的作用。對(duì)齒輪的位置進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)有利于提高軸承的承載強(qiáng)度，減小軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中受到的磨損。圓錐的小齒輪需要保持懸臂，而大齒輪則需要固定兩端。在箱體的中心可以設(shè)置調(diào)心軸承，防止箱體的滑動(dòng)。在這種設(shè)計(jì)方案下，軸承的使用壽命通常能達(dá)到80000小時(shí)左右，減速機(jī)的轉(zhuǎn)速也能保證990轉(zhuǎn)/秒。立磨機(jī)的扇形平面推力軸承支承在減速機(jī)箱體的頂部，把磨輥壓力傳給立磨機(jī)減速機(jī)殼體。

2.4 動(dòng)壓潤(rùn)滑平面推力軸承

動(dòng)壓潤(rùn)滑平面推力軸承把軸承面分為了幾個(gè)扇形的區(qū)塊，并在表面設(shè)置了一層金屬層用以提高軸承的穩(wěn)定性。每個(gè)扇形區(qū)塊之間通過(guò)回轉(zhuǎn)面連接在一起。軸承的承載能力受到轉(zhuǎn)速、材料、加載比例等因素的影響。每個(gè)扇形區(qū)塊的承載力大小在2700千牛左右，適用于中小型立式磨機(jī)的功率要求。

2.5 帶靜壓潤(rùn)滑的動(dòng)壓潤(rùn)滑平面推力軸承

這種類型的軸承適用于大型的立式磨機(jī)或是在啟動(dòng)過(guò)程中功率較大的磨機(jī)。在啟動(dòng)過(guò)程中，需要一定的輔助結(jié)構(gòu)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行慢速啟動(dòng)。軸承中的扇形區(qū)塊首先在靜壓潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用下被抬高，其次其他部分再緩慢的啟動(dòng)。緩慢的啟動(dòng)方式能夠有效避免啟動(dòng)過(guò)程中其他部件受到磨損。當(dāng)磨機(jī)進(jìn)入正常的工作狀態(tài)后，軸承會(huì)進(jìn)行加速，在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入整體的潤(rùn)滑狀態(tài)。下圖是帶靜壓的動(dòng)壓潤(rùn)滑平面推力軸承的示意圖。

2.6 靜壓潤(rùn)滑平面推力軸承

與上一種軸承不同，這一種軸承是完全的靜壓潤(rùn)滑軸承。這種軸承在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)受到部件狀態(tài)的影響，在靜止的狀態(tài)下就能實(shí)現(xiàn)對(duì)潤(rùn)滑油的壓入。靜態(tài)潤(rùn)滑軸承的油膜狀態(tài)僅僅受到金屬層大小及油泵壓力大小的影響。在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，一般需要3-4臺(tái)高壓泵進(jìn)行供油，從而確保油泵中的壓力符合要求。

2.7 減速機(jī)的潤(rùn)滑與監(jiān)控

減速機(jī)的運(yùn)行狀況將會(huì)影響其使用壽命和磨機(jī)的整體工作效率，在工作的過(guò)程中對(duì)減速機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行良好的監(jiān)控能夠有效避免故障的發(fā)生，并對(duì)相關(guān)的部件進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和更新。減速機(jī)使用的潤(rùn)滑油會(huì)對(duì)減速機(jī)的運(yùn)行效果和磨損狀況產(chǎn)生極大的影響，因此必須保證潤(rùn)滑油的質(zhì)量和清潔程度，從而確保減速機(jī)工作的穩(wěn)定性和安全性。良好的潤(rùn)滑油能夠有效的減少各個(gè)部件之間的摩擦，提高散熱效果和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在選擇潤(rùn)滑油時(shí)必須選擇高質(zhì)量的種類，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行深入的檢測(cè)，在確保潤(rùn)滑油的質(zhì)量后才能應(yīng)用到減速機(jī)中。在潤(rùn)滑油的使用方式上，可以采用最為先進(jìn)的交叉分配技術(shù)，保證整個(gè)油膜分布的均勻、平整，減小減速機(jī)表面的磨損。

3 立式磨機(jī)的應(yīng)用

3.1 立式磨機(jī)負(fù)荷

立式磨機(jī)的負(fù)荷主要體現(xiàn)在啟動(dòng)力矩上。當(dāng)磨機(jī)中裝滿了物料時(shí)，磨機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程中將會(huì)受到較大的阻力，這時(shí)需要緩慢的啟動(dòng)來(lái)減少磨機(jī)所受到的摩擦力。此外還需要在磨機(jī)的外層增加一層平滑層。在啟動(dòng)開(kāi)始前，還需要將磨輥與磨盤(pán)拉開(kāi)一定的距離，防止在啟動(dòng)的過(guò)程中兩者相互接觸產(chǎn)生摩擦力。

當(dāng)磨機(jī)進(jìn)行正常工作時(shí)，由于物料的作用，磨盤(pán)上會(huì)產(chǎn)生一定的靜態(tài)負(fù)荷，而磨輥的上下運(yùn)動(dòng)則會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)負(fù)荷。負(fù)荷的存在會(huì)對(duì)磨機(jī)產(chǎn)生一定的扭動(dòng)力，應(yīng)當(dāng)采取措施進(jìn)行消除。通常采用的方法是在減速機(jī)上設(shè)置振動(dòng)傳感裝置。一旦傳感器檢測(cè)到負(fù)荷超過(guò)6毫米/秒時(shí)，就必須停止磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 立式磨機(jī)減速機(jī)的發(fā)展

在工業(yè)制造技術(shù)不斷發(fā)展的形勢(shì)下，立式磨機(jī)也在向著功率擴(kuò)大化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔化的方向發(fā)展。我國(guó)立式減速機(jī)的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展過(guò)程。第一個(gè)階段，減速機(jī)的類型主要是齒輪形立式磨機(jī)減速機(jī)；第二代的代表機(jī)型是行星齒輪型減速機(jī)；第三代的代表機(jī)型是圓柱形齒輪減速機(jī)；到了第四代，DMGV減速機(jī)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。這種減速機(jī)結(jié)合了第二、三兩代減速機(jī)的有待，并提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度，有效解決了螺旋齒輪的問(wèn)題，還有效提高了減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)在立式磨機(jī)的發(fā)展和研究上是較為落后的，我國(guó)的立式磨機(jī)長(zhǎng)期以來(lái)都依靠進(jìn)口，給我國(guó)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成了一定的阻礙。對(duì)于企業(yè)和社會(huì)而言，應(yīng)當(dāng)積極致力于對(duì)立式磨機(jī)制作技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)立式磨機(jī)的自主開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。本文結(jié)合了立式磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)立式磨機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并分析了立式磨機(jī)的應(yīng)用方向，希望能為我國(guó)實(shí)現(xiàn)立式磨機(jī)的自主生產(chǎn)提供一定的思路。

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