球磨機開式齒輪振動超標分析及解決措施

傅 彪

（云南磷化集團有限公司 檢維修中心，云南 昆明 650000）

球磨機作為磨礦設備，廣泛應用于礦山、水泥等行業。大小齒輪副作為球磨機重要組成部件，具有尺寸大、安裝困難、成本高、加工周期長等特性。齒輪副磨損后，會出現一系列故障，如小齒輪軸承座振動加劇、齒輪嚙合處噪聲加大、氣動離合器輪轂螺栓經常斷裂等；當大齒輪磨損量大于15%時，故障會進一步加劇，使得設備無法長周期安全穩定運行。某磷礦浮選廠使用的MQS4866 濕式格子型球磨機（簡稱球磨機）投運已有9年時間，使用過程中逐漸出現上述故障，使得設備無法長周期安全穩定運行。為了解決齒輪嚙合問題，公司開展了一系列檢修措施，最終達到了預期，希望對開式齒輪嚙合問題有一定的借鑒作用。

1 MQS4866濕式格子型球磨機主要參數

該型號球磨機主要由進料部分、筒體、主軸承、傳動系統、出料部分等組成。傳動系統主要參數：大齒輪齒數為280，法向模數為25；小齒輪齒數為21，法向模數為25；斜齒，角度5°15′，齒寬750 mm；大小齒輪密封采用徑向密封；大齒輪材質為ZG42CrMo；小齒輪軸承型號為23280B.MB C3；小齒輪軸材質為S17Cr2Ni2Mo；配套電機功率為3 000 kW。

2 設備現狀描述及措施確定

1） 設備現狀 對小齒輪軸承座軸向、水平、垂直振動值以及設備噪聲值進行了連續24 h跟蹤監測，得出如下數據：驅動端軸承座振動值，垂直方向為28.6 mm/s，水平方向為10.2 mm/s，軸向為5.8 mm/s；非驅動端軸承座振動值，垂直方向為28.3 mm/s，水平方向為16.2 mm/s，軸向為6.9 mm/s；大齒輪嚙合面噪聲達92 dB；離合器噪聲達90 dB。

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

3） 制定措施 鑒于更換新齒輪成本巨大（150萬元左右），齒輪組在定制、運輸、安裝過程所需要的時間很長，將嚴重影響正常生產，而齒輪非受力面表面質量還很好，相關技術人員通過充分論證決定采取齒輪翻面使用的方式解決此問題。

3 大齒輪翻面流程及注意事項

大齒輪翻面必須符合以下3個條件：齒輪副為漸開線齒輪，工作面與非工作面可以互換；整個齒輪結構必須對稱，不能破壞其工作位置及其配合零件的結構；大齒輪磨損量不能超過25%，否則大齒強度不夠，存在斷齒的風險。大齒輪翻面流程及注意事項如下：

（1）拆卸前的準備工作。在保證設備正常運行的前提下，略微延長停機時間，盡可能將球磨機筒體里的礦物置換完畢，減少自身質量；傾倒磨礦介質。

（2）利用慢驅盤車裝置將大齒圈需要拆卸的螺栓盤到便于施工的地方，并對頂絲調整螺栓、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行預拆。注意不要拆卸球磨機筒體與端蓋的連接螺栓。

（3）利用慢驅盤車裝置把一半齒圈轉動到上方，并用兩根等長的吊繩從兩邊套穿在齒輪副的空當內（為防止吊繩損傷齒輪，應在吊繩與大齒輪之間加防護墊），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行清洗，油漆、毛刺和凹凸痕用銼刀或角磨機清除，配合面用專用清洗毛巾或專用清洗紙擦拭干凈（不能用棉紗和紗布），防止夾渣。

（5）對清理好的半齒進行預安裝，大齒圈與筒體連接的鉸制螺栓進行預緊。拆卸半齒就安裝比全部拆卸后再安裝的優點：可以有效利用慢驅裝置進行盤車，減少安全風險；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）利用慢驅盤車裝置將另一半齒圈轉動至上方，并重復步驟（3）、（4）和（5），完成大齒圈的預安裝。

（7）調整大齒圈。兩半齒輪預安裝好后，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整螺栓調整齒圈徑向位置，調整到滿足要求。

端面跳動：在大齒圈的端面設置一塊百分表A，用來測量大齒圈的端面跳動；百分表B設在中空軸軸肩處，用來測量球磨機本身的軸間竄動量。某一點A表的讀數減去對應點B表的讀數，即為該點的端面跳動偏差值，其最大偏差值與最小偏差值的差即為大齒圈的端面跳動量。為了消除過大的端面跳動，可通過在大齒圈和端蓋的接觸面之間加金屬墊片進行調整，直至達到規范要求為止。

徑向跳動：在大齒圈齒寬的中點處設置一塊百分表D，測量指針要垂直被測面，用來測量齒圈的徑向跳動；百分表設置完畢后調校各表的指針，使指針對準讀數“0.00 mm”。將大齒圈均勻劃分8 點，作為檢測點，慢驅盤轉筒體，讀取百分表在相應點的讀數，并記錄數據，旋轉一周后，百分表的指針應回零，誤差不超過0.08 mm，否則可能百分表已活動，應重新檢查。百分表D 的實際讀數與基準值（0.00 mm）的偏差即為徑向跳動偏差值，最大偏差值與最小偏差值的差即為大齒圈的徑向跳動量，如果徑向跳動量過大，可通過松動法蘭連接螺栓，利用大齒輪上徑向調整螺栓調整。

（8）安裝小齒輪軸承組件，調整嚙合尺寸。此時因齒面已經磨損，檢測齒輪嚙合的側間隙意義不大，只能根據設備檔案記錄的齒頂間隙值作為參考依據。通過壓鉛法檢測齒頂間隙，用著色法檢查齒輪嚙合接觸斑點，滿足規范要求即可。

（9）關鍵數據控制。大齒圈徑向跳動≤1.5 mm，端面跳動≤1 mm；大齒輪連接螺栓預緊力必須≥2 450 N，緊固次數不能少于3次，緊固完成后用力矩扳手進行抽查，力矩抽查數量單邊不少于16顆；大小齒輪嚙合數據控制，齒頂間隙10 ～13 mm，且左右數據一致，齒側間隙左右數據一致，齒輪嚙合檢查用紅丹粉進行，大小齒輪嚙合面積≥60%；小齒輪軸與電機軸同心度調整以小齒輪軸為中心，利用百分表將同步電機轉子與小齒輪軸對中。

4 試車

無負荷試車：慢盤磨機，沒有發現異常情況時，脫開慢盤裝置，檢查定位銷已插好，啟動球磨機投入空試車運行。

負荷試車：試車前，加入規定負荷量20%～30%的鋼球和物料；啟動球磨機運行正常后，每隔30 min依次添加10%～15%的鋼球和物料，直至滿負荷運行。

5 總結

當大齒輪磨損量超過15%時，通過調整齒頂間隙、打磨齒面等措施已不能使齒輪嚙合達到最佳效果，振動和噪聲都超標。通過齒輪翻面及調整，齒輪副振動以及噪聲都達到了預期效果（軸承座的6個振動值全部小于8 mm/s，噪聲低于65 dB），使設備開機率大大提高，同時節約了齒輪的配件成本。