球磨機(jī)齒輪副振動(dòng)現(xiàn)象分析及技術(shù)改良

韋宏濤

摘 要：對(duì)金渠金礦選礦廠使用中的MQG2100*2200濕式格子型球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪副在振動(dòng)方面的原因進(jìn)行了分析研究，并從安裝方法、潤(rùn)滑方式、密封裝置的選擇及齒輪間隙的測(cè)量等方面提出措施進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)生產(chǎn)運(yùn)行，可以看到傳動(dòng)齒輪副改進(jìn)后的狀況，明顯得到了提高。

關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；齒輪傳動(dòng)；振動(dòng)分析；改進(jìn)

1 球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)與現(xiàn)狀分析

1.1 傳動(dòng)特點(diǎn)

板型為濕式格子的MQG2100*2200型球磨機(jī)，是半開(kāi)式單邊的傳動(dòng)系統(tǒng)，在應(yīng)用上使用直齒圓柱齒輪作為傳動(dòng)齒輪。電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器的傳遞采用動(dòng)力減速機(jī)，減速機(jī)經(jīng)降速增加扭矩后，聯(lián)軸器通過(guò)小齒輪的傳遞，在經(jīng)過(guò)齒輪副傳給球磨機(jī)后，通過(guò)球磨機(jī)對(duì)礦物進(jìn)行磨碎工作。機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：JR2-400S3-8，功率為：160KW，減速機(jī)型號(hào)為：ZD60，速比為：3.943，球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)速為：23.8轉(zhuǎn)/分，傳動(dòng)齒輪模數(shù)：m=18，最大裝球量為：16噸，球磨機(jī)重量：47噸。這種齒輪副傳動(dòng)的具體特點(diǎn)表現(xiàn)為：大扭矩、大載荷、振動(dòng)性強(qiáng)、周期性沖擊等。

1.2 存在的問(wèn)題

嚙合齒輪在齒輪副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，是一個(gè)具有阻尼、彈簧和質(zhì)量的振動(dòng)系統(tǒng)。其外部因素所帶動(dòng)的激振力，可以使齒輪周向的（扭轉(zhuǎn)）振動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)載荷變化。一方面通過(guò)軸承座、軸承、傳動(dòng)軸等振動(dòng)，軸向和徑向振動(dòng)，造成齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中嚙合不好，使用壽命降低，降低齒輪的工作效率，加快軸瓦、電機(jī)、及聯(lián)軸器等零件的磨損使用年限；另一方面聯(lián)軸器在傳遞過(guò)程中，引起定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子的不同心，會(huì)引起電機(jī)燒毀。同時(shí)動(dòng)載荷在軸承座、傳動(dòng)軸影響下，循環(huán)變應(yīng)力弱不能改善，腳螺栓就會(huì)松動(dòng)，重心轉(zhuǎn)移會(huì)使軸承座發(fā)生斷裂，影響正常運(yùn)行中的球磨機(jī)工作，給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，綜上所述對(duì)齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)問(wèn)題研究，一定范圍內(nèi)控制振動(dòng)，具有非常重要的意義。

2 分析振動(dòng)成因

2.1 振動(dòng)的概念

振動(dòng)是以物理量的平均值為中心，在極小值與極大值間重復(fù)，不斷變化。機(jī)械振動(dòng)分為兩種，一種是確定性的振動(dòng)，另一種是隨機(jī)的振動(dòng)，都是指機(jī)械或者其結(jié)構(gòu)在平衡出左右的彈性運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)產(chǎn)生的原因來(lái)源于外界對(duì)系統(tǒng)的影響（例如：激勵(lì)作用），振動(dòng)問(wèn)題有很多種方法可以解決，但從理論分析與實(shí)驗(yàn)研究是解決振動(dòng)的方法，二者之間相輔相成機(jī)械振動(dòng)范疇中的齒輪副振動(dòng)，本質(zhì)產(chǎn)生的原因是安裝齒輪和齒輪在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)磨損和誤差，從而導(dǎo)致其他零件產(chǎn)生故障，使齒輪的正常的嚙合條件遭到破壞，產(chǎn)生一定的沖擊，引起振動(dòng)的產(chǎn)生。

2.2 產(chǎn)生的振動(dòng)因素

2.2.1 齒輪的制造

齒輪和齒廓經(jīng)球磨機(jī)傳動(dòng)后均為漸開(kāi)式齒形，按照標(biāo)準(zhǔn)安裝后，引起的缺陷主要有：偏心、齒形有誤差以及齒與齒之間的間距有誤差等。制造產(chǎn)生的缺陷使得齒輪副運(yùn)行的過(guò)程中易導(dǎo)致故障。這些因素改變了生產(chǎn)，因此要求從購(gòu)買時(shí)就要嚴(yán)格的、以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)進(jìn)行驗(yàn)收。

2.2.2 齒輪安裝

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，嚙合齒輪的頂隙、重合的程度以及模數(shù)等都會(huì)嚴(yán)重影響其運(yùn)行性能，安裝的時(shí)候，如果小齒輪和電動(dòng)機(jī)的主軸之間的軸線的誤差，大小齒輪軸線平行度的誤差要控制在誤差范圍內(nèi)，齒頂間隙與全齒寬的尺側(cè)間隙不一樣的，重合度差等因素都會(huì)影響齒輪的正常嚙合，這就使得齒輪在運(yùn)行中會(huì)有振動(dòng)。

2.2.3 齒輪的潤(rùn)滑

一般情況下，球磨機(jī)在傳動(dòng)齒輪副時(shí)，人工進(jìn)行加油潤(rùn)滑。操作人員會(huì)在規(guī)定的時(shí)間向油槽添加潤(rùn)滑油，油槽一般設(shè)在齒輪副的嚙合區(qū)正上方的齒輪罩，在油槽的正下方設(shè)有潤(rùn)滑油通道，潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)此通道到達(dá)齒輪的嚙合區(qū)，從而使得齒輪副被潤(rùn)滑。這樣的潤(rùn)滑方式有以下弊端：

（1）注入的油量不夠，會(huì)阻礙嚙合面上面油膜的形成，會(huì)導(dǎo)致干摩擦。

（2）加油的工具容易吸附空氣中的小顆粒和漂浮物，注油通道也存在縫隙，也容易吸附空氣中的小顆粒和漂浮物，從而導(dǎo)致齒輪副潤(rùn)滑油不夠。

（3）一般是在齒輪離開(kāi)嚙合區(qū)的那個(gè)點(diǎn)加潤(rùn)滑油，齒輪要在運(yùn)行一圈后，將潤(rùn)滑油帶到嚙合區(qū)，由于離心力的存在，使得很多潤(rùn)滑油在這個(gè)過(guò)程中掉入齒輪罩的下面，經(jīng)過(guò)振動(dòng)掉在齒輪副上，如此反復(fù)，油膜很難形成，便會(huì)造成干摩擦。

上述原因會(huì)引起齒輪潤(rùn)滑程度不好，加快磨損，產(chǎn)生振動(dòng)。

2.2.4 齒輪的齒側(cè)間隙

安裝齒輪時(shí)，齒側(cè)間隙一般有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，若大于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，齒輪運(yùn)行時(shí)便會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，若前面的齒還沒(méi)有完全脫離，而后的齒又未到達(dá)那個(gè)齒合的位置，這就使得前齒主動(dòng)輪會(huì)滑過(guò)從動(dòng)輪的齒廓，從動(dòng)輪便會(huì)減速；若突然間，從動(dòng)輪速凍加快，那時(shí)后齒輪剛好進(jìn)入，也會(huì)造成齒輪的振動(dòng)。齒側(cè)之間的間隙加大會(huì)阻礙齒面的流體潤(rùn)滑的形成，也會(huì)使得齒面快速磨損。

2.2.5 密封方面

該球磨機(jī)齒輪副為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，只有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，工作環(huán)境較差。工作現(xiàn)場(chǎng)空氣中含有大量的漂浮物和小顆粒，這些漂浮物和小顆粒極易進(jìn)入齒輪的工作表面而引起磨粒磨損，特別是當(dāng)球磨機(jī)出料端聯(lián)接螺栓出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，漏出的礦漿就會(huì)隨著球磨機(jī)的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)入嚙合區(qū)，引起齒輪副產(chǎn)生磨粒磨損，加速齒面磨損。齒面磨損使齒厚減薄，齒側(cè)間隙增加，引起齒輪振動(dòng)。

3 改進(jìn)措施

3.1 在購(gòu)買設(shè)備時(shí)嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，杜絕不合格產(chǎn)品的流入。

3.2 嚴(yán)格按球磨機(jī)安裝和檢修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝和檢修，保證球磨機(jī)各部件之間滿足安裝要求，特別是電機(jī)主軸和小齒輪的軸線之間的同軸度，小齒輪軸線和大齒輪軸線之間的平行度以及齒側(cè)間隙和齒頂間隙，都要精確安裝調(diào)試。

3.3 對(duì)潤(rùn)滑裝置進(jìn)行改進(jìn)，將齒輪潤(rùn)滑方式改為自動(dòng)噴油潤(rùn)滑，保證潤(rùn)滑油的充分供給，避免形成干摩檫，都要精確安裝調(diào)試。

3.4 對(duì)齒輪護(hù)罩進(jìn)行改造，將齒輪護(hù)罩由半開(kāi)式改為封閉式，減少進(jìn)入齒輪副嚙合面的漂浮物和小顆粒數(shù)量，同時(shí)改進(jìn)球磨機(jī)襯板螺栓的密封結(jié)構(gòu)，杜絕球磨機(jī)漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，減少磨粒磨損現(xiàn)象的發(fā)生。

3.5 加強(qiáng)設(shè)備日常點(diǎn)檢、潤(rùn)滑及維修工作。定期測(cè)量傳動(dòng)齒輪副之間的相關(guān)尺寸，當(dāng)誤差超出允許范圍時(shí)，及時(shí)進(jìn)行糾正。將電機(jī)軸與減速機(jī)輸入軸、減速機(jī)輸出軸與小齒輪軸之間的同軸度，小齒輪軸和大齒輪軸之間的平行度，齒側(cè)間隙和齒頂間隙控制在誤差允許范圍內(nèi)，最大限度地消除引起震動(dòng)的因素。

4 結(jié)束語(yǔ)

引起齒輪振動(dòng)的原因很多，只有根據(jù)運(yùn)行中的故障現(xiàn)象，準(zhǔn)確判斷齒輪振動(dòng)的原因，采取正確的改進(jìn)方法，才能將齒輪的振動(dòng)控制在允許的范圍內(nèi)，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]張義民.振動(dòng)問(wèn)題及其解決方法[J].機(jī)械振動(dòng)，2007，3（1）.