球磨機齒輪副振動現象分析及技術改良

韋宏濤

摘 要：對金渠金礦選礦廠使用中的MQG2100*2200濕式格子型球磨機傳動齒輪副在振動方面的原因進行了分析研究，并從安裝方法、潤滑方式、密封裝置的選擇及齒輪間隙的測量等方面提出措施進行改進，通過生產運行，可以看到傳動齒輪副改進后的狀況，明顯得到了提高。

關鍵詞：球磨機；齒輪傳動；振動分析；改進

1 球磨機齒輪傳動的特點與現狀分析

1.1 傳動特點

板型為濕式格子的MQG2100*2200型球磨機，是半開式單邊的傳動系統，在應用上使用直齒圓柱齒輪作為傳動齒輪。電機經聯軸器的傳遞采用動力減速機，減速機經降速增加扭矩后，聯軸器通過小齒輪的傳遞，在經過齒輪副傳給球磨機后，通過球磨機對礦物進行磨碎工作。機構中電動機的型號為：JR2-400S3-8，功率為：160KW，減速機型號為：ZD60，速比為：3.943，球磨機筒體轉速為：23.8轉/分，傳動齒輪模數：m=18，最大裝球量為：16噸，球磨機重量：47噸。這種齒輪副傳動的具體特點表現為：大扭矩、大載荷、振動性強、周期性沖擊等。

1.2 存在的問題

嚙合齒輪在齒輪副傳動機構中，是一個具有阻尼、彈簧和質量的振動系統。其外部因素所帶動的激振力，可以使齒輪周向的（扭轉）振動產生動載荷變化。一方面通過軸承座、軸承、傳動軸等振動，軸向和徑向振動，造成齒輪運轉過程中嚙合不好，使用壽命降低，降低齒輪的工作效率，加快軸瓦、電機、及聯軸器等零件的磨損使用年限；另一方面聯軸器在傳遞過程中，引起定子和電機轉子的不同心，會引起電機燒毀。同時動載荷在軸承座、傳動軸影響下，循環變應力弱不能改善，腳螺栓就會松動，重心轉移會使軸承座發生斷裂，影響正常運行中的球磨機工作，給企業帶來嚴重的經濟損失，綜上所述對齒輪副運轉中的振動問題研究，一定范圍內控制振動，具有非常重要的意義。

2 分析振動成因

2.1 振動的概念

振動是以物理量的平均值為中心，在極小值與極大值間重復，不斷變化。機械振動分為兩種，一種是確定性的振動，另一種是隨機的振動，都是指機械或者其結構在平衡出左右的彈性運動。振動產生的原因來源于外界對系統的影響（例如：激勵作用），振動問題有很多種方法可以解決，但從理論分析與實驗研究是解決振動的方法，二者之間相輔相成機械振動范疇中的齒輪副振動，本質產生的原因是安裝齒輪和齒輪在運行時出現磨損和誤差，從而導致其他零件產生故障，使齒輪的正常的嚙合條件遭到破壞，產生一定的沖擊，引起振動的產生。

2.2 產生的振動因素

2.2.1 齒輪的制造

齒輪和齒廓經球磨機傳動后均為漸開式齒形，按照標準安裝后，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。制造產生的缺陷使得齒輪副運行的過程中易導致故障。這些因素改變了生產，因此要求從購買時就要嚴格的、以國家標準作為依據進行驗收。

2.2.2 齒輪安裝

相關數據顯示，嚙合齒輪的頂隙、重合的程度以及模數等都會嚴重影響其運行性能，安裝的時候，如果小齒輪和電動機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，齒頂間隙與全齒寬的尺側間隙不一樣的，重合度差等因素都會影響齒輪的正常嚙合，這就使得齒輪在運行中會有振動。

2.2.3 齒輪的潤滑

一般情況下，球磨機在傳動齒輪副時，人工進行加油潤滑。操作人員會在規定的時間向油槽添加潤滑油，油槽一般設在齒輪副的嚙合區正上方的齒輪罩，在油槽的正下方設有潤滑油通道，潤滑油經過此通道到達齒輪的嚙合區，從而使得齒輪副被潤滑。這樣的潤滑方式有以下弊端：

（1）注入的油量不夠，會阻礙嚙合面上面油膜的形成，會導致干摩擦。

（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，從而導致齒輪副潤滑油不夠。

（3）一般是在齒輪離開嚙合區的那個點加潤滑油，齒輪要在運行一圈后，將潤滑油帶到嚙合區，由于離心力的存在，使得很多潤滑油在這個過程中掉入齒輪罩的下面，經過振動掉在齒輪副上，如此反復，油膜很難形成，便會造成干摩擦。

上述原因會引起齒輪潤滑程度不好，加快磨損，產生振動。

2.2.4 齒輪的齒側間隙

安裝齒輪時，齒側間隙一般有一個標準，若大于這個標準，齒輪運行時便會產生振動，若前面的齒還沒有完全脫離，而后的齒又未到達那個齒合的位置，這就使得前齒主動輪會滑過從動輪的齒廓，從動輪便會減速；若突然間，從動輪速凍加快，那時后齒輪剛好進入，也會造成齒輪的振動。齒側之間的間隙加大會阻礙齒面的流體潤滑的形成，也會使得齒面快速磨損。

2.2.5 密封方面

該球磨機齒輪副為半開式齒輪傳動系統，只有簡單的防護罩，工作環境較差。工作現場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入齒輪的工作表面而引起磨粒磨損，特別是當球磨機出料端聯接螺栓出現松動時，漏出的礦漿就會隨著球磨機的旋轉而進入嚙合區，引起齒輪副產生磨粒磨損，加速齒面磨損。齒面磨損使齒厚減薄，齒側間隙增加，引起齒輪振動。

3 改進措施

3.1 在購買設備時嚴格按照有關標準驗收，杜絕不合格產品的流入。

3.2 嚴格按球磨機安裝和檢修標準進行安裝和檢修，保證球磨機各部件之間滿足安裝要求，特別是電機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間隙和齒頂間隙，都要精確安裝調試。

3.3 對潤滑裝置進行改進，將齒輪潤滑方式改為自動噴油潤滑，保證潤滑油的充分供給，避免形成干摩檫，都要精確安裝調試。

3.4 對齒輪護罩進行改造，將齒輪護罩由半開式改為封閉式，減少進入齒輪副嚙合面的漂浮物和小顆粒數量，同時改進球磨機襯板螺栓的密封結構，杜絕球磨機漏漿現象的發生，減少磨粒磨損現象的發生。

3.5 加強設備日常點檢、潤滑及維修工作。定期測量傳動齒輪副之間的相關尺寸，當誤差超出允許范圍時，及時進行糾正。將電機軸與減速機輸入軸、減速機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，齒側間隙和齒頂間隙控制在誤差允許范圍內，最大限度地消除引起震動的因素。

4 結束語

引起齒輪振動的原因很多，只有根據運行中的故障現象，準確判斷齒輪振動的原因，采取正確的改進方法，才能將齒輪的振動控制在允許的范圍內，提高設備運行的安全性、可靠性。

參考文獻

[1]張義民.振動問題及其解決方法[J].機械振動，2007，3（1）.