球磨機(jī)開(kāi)式齒輪振動(dòng)超標(biāo)分析及解決措施

傅 彪

（云南磷化集團(tuán)有限公司 檢維修中心，云南 昆明 650000）

球磨機(jī)作為磨礦設(shè)備，廣泛應(yīng)用于礦山、水泥等行業(yè)。大小齒輪副作為球磨機(jī)重要組成部件，具有尺寸大、安裝困難、成本高、加工周期長(zhǎng)等特性。齒輪副磨損后，會(huì)出現(xiàn)一系列故障，如小齒輪軸承座振動(dòng)加劇、齒輪嚙合處噪聲加大、氣動(dòng)離合器輪轂螺栓經(jīng)常斷裂等；當(dāng)大齒輪磨損量大于15%時(shí)，故障會(huì)進(jìn)一步加劇，使得設(shè)備無(wú)法長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。某磷礦浮選廠使用的MQS4866 濕式格子型球磨機(jī)（簡(jiǎn)稱球磨機(jī)）投運(yùn)已有9年時(shí)間，使用過(guò)程中逐漸出現(xiàn)上述故障，使得設(shè)備無(wú)法長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決齒輪嚙合問(wèn)題，公司開(kāi)展了一系列檢修措施，最終達(dá)到了預(yù)期，希望對(duì)開(kāi)式齒輪嚙合問(wèn)題有一定的借鑒作用。

1 MQS4866濕式格子型球磨機(jī)主要參數(shù)

該型號(hào)球磨機(jī)主要由進(jìn)料部分、筒體、主軸承、傳動(dòng)系統(tǒng)、出料部分等組成。傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)：大齒輪齒數(shù)為280，法向模數(shù)為25；小齒輪齒數(shù)為21，法向模數(shù)為25；斜齒，角度5°15′，齒寬750 mm；大小齒輪密封采用徑向密封；大齒輪材質(zhì)為ZG42CrMo；小齒輪軸承型號(hào)為23280B.MB C3；小齒輪軸材質(zhì)為S17Cr2Ni2Mo；配套電機(jī)功率為3 000 kW。

2 設(shè)備現(xiàn)狀描述及措施確定

1） 設(shè)備現(xiàn)狀 對(duì)小齒輪軸承座軸向、水平、垂直振動(dòng)值以及設(shè)備噪聲值進(jìn)行了連續(xù)24 h跟蹤監(jiān)測(cè)，得出如下數(shù)據(jù)：驅(qū)動(dòng)端軸承座振動(dòng)值，垂直方向?yàn)?8.6 mm/s，水平方向?yàn)?0.2 mm/s，軸向?yàn)?.8 mm/s；非驅(qū)動(dòng)端軸承座振動(dòng)值，垂直方向?yàn)?8.3 mm/s，水平方向?yàn)?6.2 mm/s，軸向?yàn)?.9 mm/s；大齒輪嚙合面噪聲達(dá)92 dB；離合器噪聲達(dá)90 dB。

2） 原因分析 大小齒輪的嚙合質(zhì)量明顯變差，具體表現(xiàn)為齒面有明顯斑點(diǎn)、磨痕；大齒輪齒面磨損量超過(guò)15%，其他指標(biāo)基本合格［1］。

3） 制定措施 鑒于更換新齒輪成本巨大（150萬(wàn)元左右），齒輪組在定制、運(yùn)輸、安裝過(guò)程所需要的時(shí)間很長(zhǎng)，將嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，而齒輪非受力面表面質(zhì)量還很好，相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)充分論證決定采取齒輪翻面使用的方式解決此問(wèn)題。

3 大齒輪翻面流程及注意事項(xiàng)

大齒輪翻面必須符合以下3個(gè)條件：齒輪副為漸開(kāi)線齒輪，工作面與非工作面可以互換；整個(gè)齒輪結(jié)構(gòu)必須對(duì)稱，不能破壞其工作位置及其配合零件的結(jié)構(gòu)；大齒輪磨損量不能超過(guò)25%，否則大齒強(qiáng)度不夠，存在斷齒的風(fēng)險(xiǎn)。大齒輪翻面流程及注意事項(xiàng)如下：

（1）拆卸前的準(zhǔn)備工作。在保證設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，略微延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間，盡可能將球磨機(jī)筒體里的礦物置換完畢，減少自身質(zhì)量；傾倒磨礦介質(zhì)。

（2）利用慢驅(qū)盤(pán)車(chē)裝置將大齒圈需要拆卸的螺栓盤(pán)到便于施工的地方，并對(duì)頂絲調(diào)整螺栓、大齒圈與筒體連接的鉸制螺栓、兩半大齒輪連接螺栓及銷進(jìn)行預(yù)拆。注意不要拆卸球磨機(jī)筒體與端蓋的連接螺栓。

（3）利用慢驅(qū)盤(pán)車(chē)裝置把一半齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)到上方，并用兩根等長(zhǎng)的吊繩從兩邊套穿在齒輪副的空當(dāng)內(nèi)（為防止吊繩損傷齒輪，應(yīng)在吊繩與大齒輪之間加防護(hù)墊），依次拆除其上的定位螺栓和兩半大齒輪連接螺栓及銷，并吊下平放于安全位置。

（4）拆卸后將筒體配合法蘭面、齒輪配合法蘭面和大齒面進(jìn)行清洗，油漆、毛刺和凹凸痕用銼刀或角磨機(jī)清除，配合面用專用清洗毛巾或?qū)Ｓ们逑醇埐潦酶蓛簦ú荒苡妹藜喓图啿迹?，防止夾渣。

（5）對(duì)清理好的半齒進(jìn)行預(yù)安裝，大齒圈與筒體連接的鉸制螺栓進(jìn)行預(yù)緊。拆卸半齒就安裝比全部拆卸后再安裝的優(yōu)點(diǎn)：可以有效利用慢驅(qū)裝置進(jìn)行盤(pán)車(chē)，減少安全風(fēng)險(xiǎn)；筒體與端面連接螺栓少，可以減少筒體與端面連接的變量。

（6）利用慢驅(qū)盤(pán)車(chē)裝置將另一半齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)至上方，并重復(fù)步驟（3）、（4）和（5），完成大齒圈的預(yù)安裝。

（7）調(diào)整大齒圈。兩半齒輪預(yù)安裝好后，擰上大齒輪和筒體、端蓋的全部連接螺栓，利用大齒輪上的徑向調(diào)整螺栓調(diào)整齒圈徑向位置，調(diào)整到滿足要求。

端面跳動(dòng)：在大齒圈的端面設(shè)置一塊百分表A，用來(lái)測(cè)量大齒圈的端面跳動(dòng)；百分表B設(shè)在中空軸軸肩處，用來(lái)測(cè)量球磨機(jī)本身的軸間竄動(dòng)量。某一點(diǎn)A表的讀數(shù)減去對(duì)應(yīng)點(diǎn)B表的讀數(shù)，即為該點(diǎn)的端面跳動(dòng)偏差值，其最大偏差值與最小偏差值的差即為大齒圈的端面跳動(dòng)量。為了消除過(guò)大的端面跳動(dòng)，可通過(guò)在大齒圈和端蓋的接觸面之間加金屬墊片進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到規(guī)范要求為止。

徑向跳動(dòng)：在大齒圈齒寬的中點(diǎn)處設(shè)置一塊百分表D，測(cè)量指針要垂直被測(cè)面，用來(lái)測(cè)量齒圈的徑向跳動(dòng)；百分表設(shè)置完畢后調(diào)校各表的指針，使指針對(duì)準(zhǔn)讀數(shù)“0.00 mm”。將大齒圈均勻劃分8 點(diǎn)，作為檢測(cè)點(diǎn)，慢驅(qū)盤(pán)轉(zhuǎn)筒體，讀取百分表在相應(yīng)點(diǎn)的讀數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)一周后，百分表的指針應(yīng)回零，誤差不超過(guò)0.08 mm，否則可能百分表已活動(dòng)，應(yīng)重新檢查。百分表D 的實(shí)際讀數(shù)與基準(zhǔn)值（0.00 mm）的偏差即為徑向跳動(dòng)偏差值，最大偏差值與最小偏差值的差即為大齒圈的徑向跳動(dòng)量，如果徑向跳動(dòng)量過(guò)大，可通過(guò)松動(dòng)法蘭連接螺栓，利用大齒輪上徑向調(diào)整螺栓調(diào)整。

（8）安裝小齒輪軸承組件，調(diào)整嚙合尺寸。此時(shí)因齒面已經(jīng)磨損，檢測(cè)齒輪嚙合的側(cè)間隙意義不大，只能根據(jù)設(shè)備檔案記錄的齒頂間隙值作為參考依據(jù)。通過(guò)壓鉛法檢測(cè)齒頂間隙，用著色法檢查齒輪嚙合接觸斑點(diǎn)，滿足規(guī)范要求即可。

（9）關(guān)鍵數(shù)據(jù)控制。大齒圈徑向跳動(dòng)≤1.5 mm，端面跳動(dòng)≤1 mm；大齒輪連接螺栓預(yù)緊力必須≥2 450 N，緊固次數(shù)不能少于3次，緊固完成后用力矩扳手進(jìn)行抽查，力矩抽查數(shù)量單邊不少于16顆；大小齒輪嚙合數(shù)據(jù)控制，齒頂間隙10 ～13 mm，且左右數(shù)據(jù)一致，齒側(cè)間隙左右數(shù)據(jù)一致，齒輪嚙合檢查用紅丹粉進(jìn)行，大小齒輪嚙合面積≥60%；小齒輪軸與電機(jī)軸同心度調(diào)整以小齒輪軸為中心，利用百分表將同步電機(jī)轉(zhuǎn)子與小齒輪軸對(duì)中。

4 試車(chē)

無(wú)負(fù)荷試車(chē)：慢盤(pán)磨機(jī)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，脫開(kāi)慢盤(pán)裝置，檢查定位銷已插好，啟動(dòng)球磨機(jī)投入空試車(chē)運(yùn)行。

負(fù)荷試車(chē)：試車(chē)前，加入規(guī)定負(fù)荷量20%～30%的鋼球和物料；啟動(dòng)球磨機(jī)運(yùn)行正常后，每隔30 min依次添加10%～15%的鋼球和物料，直至滿負(fù)荷運(yùn)行。

5 總結(jié)

當(dāng)大齒輪磨損量超過(guò)15%時(shí)，通過(guò)調(diào)整齒頂間隙、打磨齒面等措施已不能使齒輪嚙合達(dá)到最佳效果，振動(dòng)和噪聲都超標(biāo)。通過(guò)齒輪翻面及調(diào)整，齒輪副振動(dòng)以及噪聲都達(dá)到了預(yù)期效果（軸承座的6個(gè)振動(dòng)值全部小于8 mm/s，噪聲低于65 dB），使設(shè)備開(kāi)機(jī)率大大提高，同時(shí)節(jié)約了齒輪的配件成本。