球磨機小齒輪失效分析與潤滑方法改進

摘要：本文針對我公司750萬噸選礦廠使用的φ5.03×6.4型濕式溢流型球磨機，分析論述了小齒輪磨損較快，出現點蝕、膠合、塑性變形，齒面節線處可見點蝕引起的金屬剝落的原因，提出了通過有效的潤滑防止早期點蝕的發生、抑制或緩解點蝕的發展。使用專用磨合潤滑劑降低齒面粗糙度，有效防止早期點蝕的出現。

關鍵詞：球磨機；小齒輪磨損；潤滑改進

一、問題的提出

安徽開發礦業公司750萬噸選礦廠磨礦系統中，采用七臺球磨機均為中信重工機械股份有限公司生產的φ5.03×6.4型濕式溢流型球磨機，該球磨機由TM2600-30/2860的同步電動機、D46VC1200型氣動離合器、小齒輪、大齒輪、筒體組成。設備運行一年左右時間，球磨機小齒輪節線處可見長300mm、寬30mm的點蝕引起的金屬剝落點蝕，齒頂可見長200mm、寬40mm的塑性變形，齒面溫度分布不均。尤其是4#球磨機小齒輪齒面擦傷嚴重，左側出現一處斷齒事故，造成選礦車間停產12小時以上。如何解決球磨機小齒輪磨損較快，延長球磨機小齒輪使用壽命，減少對選礦生產的影響，是一個急需解決的問題。針對上述問題對球磨機小齒輪潤滑方法改進進行探討。

二、小齒輪的磨損

（一）小齒輪磨損現狀的檢查。安徽開發礦業公司選礦廠，使用的中信重工5.03×6.4溢流型球磨機，小齒輪為斜齒輪齒數21齒，大齒輪292齒，模數25。筒體工作轉速14.4r/min，小齒輪轉速200r/min。齒輪輻潤滑系統采用噴灑潤滑，油脂使用南京貝奇爾L-OGBM000型號潤滑油，每小時噴油360克，每間隔1500秒對小齒輪噴油一周，符合少噴勤噴的原則。

5.03×6.4溢流型球磨機在2011年開始調試試運行，2012年開始正式投產至今，按規定小齒輪的正常使用壽命在6年（運行35040-52560h）以上，球磨機小齒輪年磨損量應在原齒弦厚（以節園處為準）的2%以下。我公司使用的5.03×6.4溢流型球磨機小齒輪在規定范圍內應為正常磨損，應取得良好潤滑狀態，粗糙的機加工痕跡逐漸消失，兩接觸齒面的凹凸不平逐漸被磨去，齒面粗糙度大為降低，在兩齒面會有金屬移失因此產生光滑的齒面。然而該球磨機在檢查齒輪磨損狀況時發現小齒輪磨損較快，齒面存在不同程度的擦傷、膠合、以及塑性變形。

結合宏觀檢查方法采用紅外測溫儀在球磨機正常運轉狀態，對小齒輪齒寬方向五點均布溫度進行測量，與近期檢查記錄比較驗證小齒輪齒面磨損、受力的變化趨勢。

以1#球磨機小齒輪的齒面溫度五點均布曲線為例。可以看出小齒輪齒面溫度分布異常，左側溫度明顯過高。現場檢查1#球磨機小齒輪齒面磨損較快，齒面節線處可見點蝕引起的金屬剝落。

結合小齒輪齒面溫度統計數據，正確分析小齒輪運轉狀態下，齒輪表面的潤滑狀態、穩定狀況。為我們了解小齒輪齒面磨損的變化趨勢，分析球磨機小齒輪齒面磨損較快產生的原因及采取措施起著重要的作用。

（二）存在問題。1#球磨機小齒輪齒面磨損較快，齒面節線處可見點蝕引起的金屬剝落。小齒輪溫度分布異常，左側溫度明顯過高。

2#球磨機小齒輪齒面嚴重磨損，齒頂擦傷嚴重，節線處可見點蝕引起的金屬剝落，小齒齒面塑性變形嚴重。

7#球磨機小齒輪齒面磨損較快，節線處可見塑性變形，以及點蝕引起的金屬剝落。

（三）分析產生的原因及采取措施。根據對球磨機小齒輪磨損情況的宏觀檢查及齒面溫度測量。分析球磨機小齒輪齒面整體磨損嚴重的主要原因是潤滑油基礎粘度較低，在開式齒輪齒面上不能形成有效潤滑油膜，起不到對齒面的潤滑保護作用，齒面金屬直接接觸，導致齒面磨損嚴重，小齒輪兩端出現“臺階”，齒面擦傷、膠合、點蝕。

利用計劃檢修時間盡快檢查，石墨基潤滑劑中的石墨固體添加劑在噴灑系統的沉淀，清理管路防止造成堵塞，及時清理齒輪罩內的油脂，避免小齒輪帶到廢油參與潤滑。

采取基本措施選用較高粘度的潤滑油，高粘度的潤滑油能夠在齒面形成有效油膜，降低齒面磨損，有效緩解齒面損傷的再次擴散。

三、斷齒

（一）小齒輪齒面載荷集中。4#球磨機小齒輪發現斷齒，斷齒位于齒輪左側，約50mm齒寬。齒面存在載荷集中，小齒輪齒面擦傷嚴重，齒面節線處有塑性變形。對小齒輪軸承軸向、垂直、水平三個方向的振動檢測，振動值未超出允許范圍。小齒輪齒面溫差為50C，在允許范圍。高溫區域在齒面中間偏左，齒面左側明顯載荷集中。應盡快停機清理齒面，檢查是否有其它斷齒裂痕存在。

（二）調整小齒輪軸系與大齒輪的平行關系。將球磨機小齒輪軸系兩端聯軸器脫開，吊起小齒輪裝置認真清理軸承座底面。按預定位置清理軸承座底面接觸位置，特別注意清理出軸承座預定調整方向的位置，保證軸承座調整方向的底面平整光滑。重新放入小齒輪裝置，將球磨機小齒輪裝置軸承座與底板用螺栓預固定。在小齒輪齒面上涂紅漆，盤動小齒輪使其與大齒輪嚙合，調整球磨機齒輪副的接觸率，沿齒長不低于50%，沿齒高不低于40%，接觸斑點應趨于中部，大小齒輪的齒側間隙要調整到1.40—2.05mm之間。

（三）調整齒輪輻齒頂間隙。重新找正后的齒輪輻齒頂間隙應取0.25 M（M為齒輪的模數）。回裝檢修后的小齒輪，應盡量靠近大小齒輪齒根處的磨損臺階位置安裝，不能做到時可適當將齒頂間隙留大，但最大不要超過0.45 M（M為齒輪的模數）。否則應采取鑿去或打磨掉齒面磨損臺階的處理措施，如果處理上有一定的困難應考慮更換小齒輪。

四、改進齒輪輻潤滑狀態修復小齒輪的磨損面

（一）采用修復潤滑技術修復磨損齒面。就我公司小齒輪齒面修復工作而言，修復潤滑比機械處理更為合理。使用專用修復潤滑劑在具備足夠潤滑性能的同時，利用修復潤滑劑內含高活性、高功效的特制化合物，該化合物具備對金屬表面施予化學腐蝕和機械磨損功能，快速消除齒輪表面上參與嚙合的接觸高點。能夠在短時間內恰到好處地去除齒面部分金屬材料，同時清除有發展趨勢細微裂紋。嚙合點處的表面材料經均勻磨損后被去除，但對于表面層本身的影響卻很小。

采用這項技術，能夠非常容易地修復刮痕、擦痕或刻痕，塑性材料發生的形變也能在一定程度上得到修復。采用修復潤滑技術修復磨損齒面，可在球磨機正常運轉的情況下，使用手動噴油設備，人工將修復潤滑劑均勻地噴涂在齒輪表面。

（二）改善潤滑條件。目前我公司φ5.03×6.4型濕式溢流型球磨機齒輪副潤滑采用噴灑潤滑系統使用含有固體添加劑的潤滑油，經一年多的使用實踐證明小齒輪齒面磨損較快，齒面節線處有明顯塑性變形。小齒輪周圍廢油堆積嚴重，含有雜質鐵屑堆積油會被重新帶回齒輪副參與潤滑給齒面帶來傷害。

分析認為采用不含固體添加劑的潤滑油會改善齒輪輻的潤滑狀態，選用粘度適中有利于均勻噴灑，能承載重負荷、振動負荷的開式齒輪的潤滑劑。有針對選用符合現有噴油系統工作能力，適用現有油過濾器功能，有利于廢油排放，更便于現場管理的潤滑劑。在有效地延長現用開式齒輪的使用壽命的同時還可以做到低用量。

五、結束語

球磨機是礦山選礦系統中的重要設備，球磨機齒輪輻投入運行后發生小齒輪磨損較快，齒面載荷集中，疲勞裂紋出現，若不及時采取針對性措施，將導致齒面上點蝕坑數量上升和尺寸增大，縮短小齒輪使用壽命。通過對球磨機小齒輪損傷情況的分析和總結，提出防治措施，延長小齒輪使用壽命。提高設備利用率。