球磨機(jī)無齒傳動(dòng)模式研究及解析

李維強(qiáng)

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 龍巖 364200）

常規(guī)齒輪嚙合傳動(dòng)球磨機(jī)通常由軸承座、筒體、大齒圈、小齒輪、減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和潤(rùn)滑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)組成。球磨機(jī)筒體通常由三節(jié)筒體組裝而成，每節(jié)筒體由2片半圓形筒體組裝而成，大齒輪通常采用鑄鋼鑄造方式，經(jīng)CNC數(shù)控機(jī)床精加工而成。嚙合齒輪球磨機(jī)在安裝過程中通常分為如下步驟[1]。

1 坐標(biāo)校核

在坐標(biāo)設(shè)定前期，通常需要設(shè)定控制點(diǎn)，該控制點(diǎn)和土建控制點(diǎn)一致。在實(shí)施球磨機(jī)土建基礎(chǔ)過程中，通常由6個(gè)～8個(gè)控制點(diǎn)組成測(cè)量控制網(wǎng)，通常用鐵質(zhì)或銅質(zhì)圓柱體，并用混凝土基墩固定，在圓柱體頂部劃上“+”作為標(biāo)記，作為全站儀的引導(dǎo)點(diǎn)，并選定一個(gè)作為安裝控制基準(zhǔn)點(diǎn)。通過全站儀將基準(zhǔn)控制點(diǎn)引至球磨機(jī)安裝基準(zhǔn)面，結(jié)合球磨機(jī)的總裝圖，計(jì)算副底板的定標(biāo)高，采用相對(duì)標(biāo)高或絕對(duì)標(biāo)高均可，并做好測(cè)量數(shù)據(jù)原始記錄。

2 副底板和主底板安裝

按照副底板的頂標(biāo)高，用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行副底板的安裝（粗調(diào)）。通過精度0.02mm的方框式水準(zhǔn)儀進(jìn)行水平度精密調(diào)平，達(dá)到副底板的安裝標(biāo)高要求，精度誤差控制0.05mm以內(nèi)。滿足標(biāo)高和水平度精度條件后，配置自密實(shí)灌漿料，采用木制長(zhǎng)條形小木板分別置于副底板周圍并固定，澆筑自密實(shí)灌漿料，以不高于副底板標(biāo)高為準(zhǔn)，待自密實(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30MPA要求后，拆除副底板外圍木制小框。

根據(jù)總裝圖技術(shù)要求，利用精度為0.02mm的方框式水準(zhǔn)儀進(jìn)行主底板的安裝。如果主底板頂標(biāo)高低于總裝圖要技術(shù)求標(biāo)高，可以通過采用在副底板和主底板之間加裝不銹鋼墊片，不銹鋼墊片厚度規(guī)格為0.1mm或0.2mm不等，以達(dá)到安裝標(biāo)高，誤差精度控制在0.05mm。

3 軸承座和筒體就位

軸承座吊裝就位后，用廠家提供的不銹鋼長(zhǎng)螺桿固定并鎖緊。不銹鋼長(zhǎng)螺栓外涂的防腐油脂可采用0#柴油清洗干凈，以達(dá)到安裝潔凈要求。在筒體組裝前，需根據(jù)設(shè)備基礎(chǔ)標(biāo)高加工1個(gè)～2個(gè)鋼結(jié)構(gòu)支墩架，頂部用20mm鋼板鋪平。將廠家提供的2個(gè)弧度板置于鋼板面上，用于支撐筒體對(duì)接組裝。

3節(jié)筒體共6片筒體，在地面組裝完成后。吊至弧度板上，用2臺(tái)500t的液壓千斤頂支撐，待3節(jié)筒體對(duì)接組裝后，再移除500噸液壓千斤頂。按技術(shù)規(guī)范要求，通過筒體法蘭上頂絲調(diào)整大齒圈的徑向跳動(dòng)公差和端面跳動(dòng)公差，公差精度在0.8mm以內(nèi)。

4 大小齒輪就位

大齒輪采用分片安裝的方式，先行安裝一片半圓齒圈，利用齒圈重力采用緩慢松緊措施，第一片半圓齒圈轉(zhuǎn)至底部，再吊裝第二片半圈齒圈，和第一片半圈齒圈組對(duì)安裝。

按總裝圖校核公共基礎(chǔ)班頂部標(biāo)高，小齒輪就位于公共基礎(chǔ)板上后，先行調(diào)整大、小齒輪嚙合間隙和嚙合度，通過塞尺對(duì)球磨機(jī)齒輪齒隙校核。進(jìn)料端齒隙略大于出料端齒隙為宜，保證主受力面在出料端，減少齒隙溫差，確保齒隙溫差在合格范圍以內(nèi)。嚙合度按齒長(zhǎng)不低于65%、齒高不低于40%為基準(zhǔn)，并做好數(shù)據(jù)記錄。也可以通過在齒輪嚙合面涂刷紅丹漆方式，采用慢驅(qū)，緩慢驅(qū)動(dòng)筒體數(shù)圈，查看紅丹漆脫落程度佐證嚙合面是否達(dá)到嚙合要求。

5 減速機(jī)、電機(jī)和慢驅(qū)就位

減速機(jī)、電機(jī)和慢驅(qū)就位于公共基礎(chǔ)板上后，進(jìn)行同軸度校核。采用紅外線同軸度測(cè)量?jī)x器，由于球磨機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速通常為960轉(zhuǎn)/分，屬于低速重載電機(jī)，衡量同軸度的四個(gè)參數(shù)值在0.1mm/m～0.15mm/m以內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)。

達(dá)到上述技術(shù)規(guī)范要求后，對(duì)不銹鋼長(zhǎng)螺栓孔洞等進(jìn)行二次灌漿，灌漿材料采用自密實(shí)灌漿料，在卡莫阿（KAMOA）銅業(yè)有限公司實(shí)施第一系列和第二系列建設(shè)過程中，采用南非生產(chǎn)的525#標(biāo)準(zhǔn)的“MASTER”品牌自密實(shí)灌漿料[2]。

6 潤(rùn)滑站和冷卻系統(tǒng)調(diào)試

潤(rùn)滑站工藝管道需要經(jīng)過嚴(yán)格的酸洗作業(yè)，通常采用30%稀硫酸進(jìn)行酸洗2次，去除管道內(nèi)油污及雜物，管道吹干或晾干后再行裝配。管道應(yīng)標(biāo)明出油方向和回油方向。初裝油在磨機(jī)完成調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)后需要及時(shí)全部更換，同時(shí)更換紙質(zhì)濾芯，保證正常的供油壓力和流量。主軸承潤(rùn)滑站潤(rùn)滑油經(jīng)泵加壓后，高壓潤(rùn)滑油在前后軸承的免刮銅瓦表面形成0.5mm～1mm的高壓油膜，保證球磨機(jī)筒體的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。檢測(cè)前后軸承座的潤(rùn)滑油流量是否一致。

冷卻系統(tǒng)在安裝時(shí)應(yīng)注意采用潔凈水作為冷卻水，以免管道堵塞，從而潤(rùn)混系統(tǒng)的油溫升高，觸發(fā)連鎖系統(tǒng)，導(dǎo)致報(bào)停。冷卻水如條件許可，建議單獨(dú)供水，保證水質(zhì)潔凈和水量充裕。冷卻管道應(yīng)標(biāo)明出水方向和回水方向。

球磨機(jī)如果采用變頻啟動(dòng)，根據(jù)P=FV，應(yīng)該采用低頻啟動(dòng)，通常從5%轉(zhuǎn)速切入，運(yùn)行幾分鐘后再階段調(diào)速，直至正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

球磨機(jī)筒體螺栓應(yīng)按規(guī)定扭矩用專用扭矩扳手進(jìn)行鎖緊，鋼球充填率達(dá)到設(shè)計(jì)要求的33%并進(jìn)行試運(yùn)行1周后，需要對(duì)螺栓重新緊固，螺栓采用雙螺母緊固模式。

7 嚙合齒輪球磨機(jī)調(diào)整過程中常出現(xiàn)的問題

7.1 基礎(chǔ)沉降

球磨機(jī)基礎(chǔ)混凝土方量大，通常采用C30或C35配合比，混凝土比重大，質(zhì)量大。如果設(shè)備基礎(chǔ)下方的回填密實(shí)度達(dá)不到要求，特別是在北半球或高原地帶存在凍土情況下，由于凍土存在緩慢融化現(xiàn)象，加之寒冷地區(qū)通常有供暖設(shè)施，通過觀測(cè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，大型設(shè)備基礎(chǔ)將會(huì)明顯沉降。國(guó)內(nèi)某礦山曾出現(xiàn)球磨機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)建立在凍土上方，由于室內(nèi)溫度較高，凍土緩慢融化，傳動(dòng)軸系出現(xiàn)扭斷生產(chǎn)事故。所以設(shè)備基礎(chǔ)下方的回填土碾壓的密實(shí)度和含水率等技術(shù)指標(biāo)要嚴(yán)格保證，基礎(chǔ)應(yīng)開挖至基巖實(shí)地，回填土粒級(jí)配比符合技術(shù)規(guī)范要求，回填土碾壓密實(shí)度通常在92%～95%之間，含水率在92%～95%之間。

7.2 大小齒輪嚙合達(dá)不到要求

大小齒輪嚙合是否良好通常通過齒隙大小和嚙合面二個(gè)參數(shù)方面衡量。進(jìn)料端齒隙應(yīng)略大于出料堵齒隙，保證主要受力面在出料端。齒輪溫差熱電偶測(cè)溫儀將對(duì)進(jìn)料端和出料端的溫差進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，假定環(huán)境溫度在15℃范圍以內(nèi)，進(jìn)料端和出料端溫差應(yīng)在10℃以內(nèi)為宜。

通常出現(xiàn)由于嚙合度達(dá)不到技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致溫差超過20℃。如果出現(xiàn)這種情況，需要對(duì)球磨機(jī)的前、后軸承座標(biāo)高進(jìn)行校核，前軸承座標(biāo)高是否高于后軸承座標(biāo)高0.5mm～0.8mm。如果達(dá)不到誤差范圍以內(nèi)，需要對(duì)前軸承座和主底板之間的不銹鋼墊片厚度進(jìn)行調(diào)整，可以采用2*500噸液壓系統(tǒng)頂升球磨機(jī)筒體以增減墊片，重新調(diào)校水平精度標(biāo)高至合格技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并采用百分表監(jiān)測(cè)前軸承座前后偏移量。

7.3 傳動(dòng)軸系同軸度不符合技術(shù)規(guī)范

傳動(dòng)軸系同軸度精調(diào)采用分段精調(diào)方式，先對(duì)減速機(jī)進(jìn)行精調(diào)，以滿足同軸度0.1mm/m～0.15mm/m精度要求，再對(duì)電機(jī)和減速機(jī)進(jìn)行同軸度精度調(diào)校。如果在調(diào)試過程中，同軸度不符合精度要求，通過對(duì)公共基礎(chǔ)頂絲進(jìn)行左右偏移量精度調(diào)整，通過增減0.1mm或0.2mm厚度的不銹鋼墊片進(jìn)行水平度調(diào)整，以達(dá)到安裝精度要求。

8 無齒傳動(dòng)球磨機(jī)安裝步驟

坐標(biāo)校核在球磨機(jī)基礎(chǔ)外圍設(shè)定6個(gè)～8個(gè)控制點(diǎn)，形成測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)。取其中一點(diǎn)作為測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，通過全站儀引至安裝基準(zhǔn)面。副底板和主底板安裝按照安裝總圖標(biāo)高要求，將副底板固定，通過精密水準(zhǔn)儀和精度為0.02mm的框式水準(zhǔn)儀調(diào)校副底板頂面表格至安裝標(biāo)高，誤差范圍控制在0.5mm以內(nèi)。合格后，通過自密實(shí)灌漿料將副底板固定。灌漿料強(qiáng)度達(dá)到30MPA強(qiáng)度后，將主底板就位于副底板上面，對(duì)主底板的頂面標(biāo)高進(jìn)行調(diào)校，主底板頂面標(biāo)高精度誤差在0.5mm以內(nèi)，如果低于設(shè)計(jì)安裝標(biāo)高，可在副底板和主底板之間鋪設(shè)厚度0.1mm或0.2mm的不銹鋼墊片，以達(dá)到安裝精度技術(shù)要求。

軸承座固定于主底板上面，用廠家提供的不銹鋼長(zhǎng)螺栓進(jìn)行固定并緊固。3節(jié)筒體共6片，在地面組裝完成后分別吊裝至弧度板上組對(duì)，用2*500噸液壓千斤頂頂升。臨時(shí)的鋼結(jié)構(gòu)支架通常采用325*12mm無縫管焊接而成，以保證足夠的支撐強(qiáng)度。待3節(jié)筒體組對(duì)完成后，通過釋放千斤頂壓力，將筒體緩慢落至軸承座上。

潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)調(diào)試和齒輪嚙合傳動(dòng)球磨機(jī)流程相似。如果在高緯度北半球區(qū)域或高原地區(qū)，冷卻系統(tǒng)建議采用室內(nèi)內(nèi)循環(huán)模式，一是保證冷卻水潔凈，冷卻水流量穩(wěn)定，二是保證冷卻水不受凍或結(jié)冰，確保冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

無齒傳動(dòng)球磨機(jī)通常配備變頻調(diào)速，根據(jù)P=FV，同等功率下，轉(zhuǎn)速越低驅(qū)動(dòng)力越大，通常以5%低頻啟動(dòng)，經(jīng)過階段性調(diào)速至正常轉(zhuǎn)速。無齒傳動(dòng)球磨機(jī)筒體作為電機(jī)的轉(zhuǎn)子，8塊磁力線圈現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，作為電機(jī)的定子。額定電壓10KV交流電通電后，磁力線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過切割磁力線，產(chǎn)生磁力扭矩，驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了傳統(tǒng)球磨機(jī)齒輪和減速機(jī)的安裝和精度調(diào)校。

9 無齒傳動(dòng)球磨機(jī)和齒輪嚙合傳動(dòng)球磨機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)比較

（1）無齒傳動(dòng)球磨機(jī)安裝步驟少，不需要安裝齒輪，減少齒輪嚙合度調(diào)試和傳動(dòng)軸系同軸度調(diào)試過程，安裝工期短、效率高。

（2）無齒傳動(dòng)球磨機(jī)產(chǎn)能比較大，通常電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率大于齒輪嚙合傳動(dòng)球磨機(jī)。無齒傳動(dòng)球磨機(jī)在世界上超大型礦山應(yīng)用較多；

（3）設(shè)備大型化，同等生產(chǎn)規(guī)模情況可減少球磨機(jī)數(shù)量，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安裝時(shí)間短，簡(jiǎn)化了齒輪和減速機(jī)裝置，便于維修。

（4）可以調(diào)節(jié)電源的頻率，用低速變頻啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可以降低到額定電流的2倍以下。這與普通同步電動(dòng)機(jī)很高的啟動(dòng)電流相比，是一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于特大型球磨機(jī)而言，這點(diǎn)非常重要。同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流通常按額定電流5倍～7倍測(cè)算，選廠供電網(wǎng)絡(luò)容易受到?jīng)_擊，電網(wǎng)可能跳停，同時(shí)容易產(chǎn)生諧波。一般采用先行啟動(dòng)球磨機(jī)主設(shè)備，然后再啟動(dòng)破碎和浮選系統(tǒng)的方式，減緩電網(wǎng)供電影響。

（5）無齒傳動(dòng)球磨機(jī)的碳刷材料質(zhì)量要求比較高，價(jià)格較貴，成本較高。如某知名品牌無齒傳動(dòng)球磨機(jī)采用碳纖維材料制作碳刷，價(jià)格較為高昂，在一定時(shí)期內(nèi)，核心部件如碳刷等仍維持較高價(jià)格。

（6）無齒傳動(dòng)球磨機(jī)通過變頻系統(tǒng)控制，方便結(jié)合處理量進(jìn)行轉(zhuǎn)速設(shè)定，在噸礦單位成本測(cè)算中，由于單位產(chǎn)能提升，低于齒輪嚙合傳動(dòng)球磨機(jī)，有助于節(jié)能降耗。

1 0 結(jié)語

目前，中國(guó)擁有國(guó)際上完整的工業(yè)加工體系，隨著新工藝、新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)，技術(shù)創(chuàng)新也將得到進(jìn)一步加強(qiáng)。無齒傳動(dòng)球磨機(jī)作為一種新型的傳動(dòng)方式，大大的簡(jiǎn)化了傳動(dòng)裝置，不存在齒輪和減速機(jī)的檢修和維護(hù)，隨著技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)體系的進(jìn)一步完善，磨機(jī)的關(guān)鍵部件價(jià)格如碳刷等也會(huì)調(diào)整到合適的市場(chǎng)預(yù)期價(jià)格，無齒傳動(dòng)球磨機(jī)市場(chǎng)性價(jià)比也會(huì)得到進(jìn)一步提升。同時(shí)，無齒傳動(dòng)球磨機(jī)的啟動(dòng)電流可以降低到額定電流2倍以下，相比于同步電機(jī)的啟動(dòng)電流在額定電流的5倍～7倍，減緩了對(duì)供電電網(wǎng)的沖擊，對(duì)于特大型球磨機(jī)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤為重要。無齒傳動(dòng)球磨機(jī)節(jié)能效果明顯，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)點(diǎn)顯著，將是球磨機(jī)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。