球磨機傳動齒輪副振動問題及解決措施

摘 要：球磨機在采礦領域、水泥生產及火力發電領域中占據了重要的地位，但是在球磨機運行過程中，受到諸多因素的影響，其傳動齒輪記憶出現震動問題，影響球磨機工作效率及工作質量。文章針對球磨機傳動齒輪副進行了分析，以其工作特點為基礎，指出致使其失效的主要因素在于齒輪震動。同時對震動產生的原因、危害等進行了論述，并針對性地提出了相關改進建議。通過實踐，對球磨機從制造、潤滑及安裝多方面的改造，齒輪振動問題得到了有效改善。

關鍵詞：傳動齒輪；球磨機；振動；措施

引言

作為目前使用最為廣泛的粉磨設備，球磨機以其巨大的優勢得到了廣泛的認可。目前我國所使用的球磨機大多采用齒輪進行傳動，因此在球磨機中齒輪副占據了球磨機重量和體積中的很大一部分，并且由于是傳動系統的重要組成，因此齒輪副運行狀況會直接對球磨機的運行造成影響。在實際的操作中，球磨機傳動齒輪副很容易受到外力的干擾而出現振動問題，因此對該振動問題進行研究，找出造成齒輪副振動的原因，并予以消除，從而確保球磨機的正常運行。

文章以Φ2700×3600球磨機作為研究的實例，該型號球磨機使用了齒輪傳動系統，通過分析該型號球磨機齒輪副在設備運行中產生振動的原因，對齒輪副振動的危害進行了論述，并從多角度提出了針對齒輪副振動的優化措施，以此保證球磨機運行的安全穩定。

1 球磨機傳動齒輪副特點

文章主要針對Φ2700×3600球磨機進行分析，該球磨機傳動系統為單邊齒輪傳動，屬于半開式傳動。

Φ2700×3600球磨機的功率P=400kW，轉速R=187r/min，額定電壓U=6000V，除此之外，該球磨機小齒輪為23，大齒輪為198，其壓力角為20°，模數值為20。由于傳動齒輪占據了球磨機較大的體積和重量，因而球磨機傳動速度相對較低，且傳動系統荷載較重，需要更大的扭矩，并且傳動系統還會出現周期沖擊。

2 對實際存在的問題進行分析

球磨機傳動系統在設備運行時極易出現振動問題，這一振動主要來源于傳動齒輪副。當設備出現振動時，在電機基座和設備基座處振動最為嚴重。若不及時排除振動因素，長久振動很容易導致小齒輪軸損壞、斷裂，小齒輪也會發生輪齒折斷問題，導致各類事故的發生，即便不出現事故，由于時常收到振動，齒輪使用壽命也會受到巨大影響，這些都會對球磨機的運行造成不利影響，因此如何消除傳動齒輪副振動問題，是目前技術研究人員的研究重點，具有重要的意義。

3 引發齒輪副振動的原因及振動的危害

3.1 引發齒輪副振動的原因

（1）從機械原理角度分析。以機械原理為基礎對傳動齒輪副振動問題進行分析，齒輪雙嚙合時，載荷由兩對齒輪副承擔，而嚙合剛度直接影響著載荷大小。但是在單雙齒交變時，齒輪副所承受載荷會發生突變，這種載荷突變會引發振動現象。此時齒輪的嚙合處，齒輪副剛度也會隨之變化，而這一變化也是導致振動產生的原因。除此之外，齒輪輪齒在嚙合區的進退會產生一定的沖擊，這種沖擊超出一定范圍時會加劇振動問題。（2）從安裝誤差角度分析。在生產過程中齒輪的制造精度不足會導致齒輪偏心或存在缺陷，無論齒距還是齒形出現偏差都會導致運行中齒輪副出現振動。另外安裝過程中，若不能嚴格依照安裝標準，也會導致齒輪副中心同電機軸軸線不重合，或者齒輪間軸線不平行等問題，此時嚙合線會出現不均的載荷，齒側同齒頂的間隙不等，這些因素都會導致沖擊振動的產生，這種振動屬于受迫振動或者瞬態自激振動。但是必須注意，若嚙合頻率是固有頻率的整數倍，傳動齒輪副見會出現共振現象。（3）從齒輪嚙合角度分析。由齒輪嚙合理論可知，球磨機在工作過程中，傳動齒輪副同時存在扭轉振動和橫向振動。扭轉振動會導致嚙合齒輪齒面承受附加動載荷，使傳動齒輪產生橫向振動；而傳動齒輪本身的制造誤差，齒輪副嚙合時的徑向跳動誤差及磨機筒體在轉動時造成的不平衡，也會引起傳動齒輪的橫向振動，這些振動則會導致傳動軸和軸承座的變形，引起徑向和軸向振動；通過聯軸器，齒輪的振動還會傳到電機軸，引起其他故障。（4）從工作環境分析。球磨機大多被應用于水泥廠、礦山以及分料的研磨，因而工作環境相對較差，而球磨機傳動系統并非密封的，傳動齒輪很容易暴露在空氣下，而空氣中漂浮的粉塵以及礦漿很容易進入齒輪間隙，從而加大齒輪間的摩擦，這種摩擦屬于非常態摩擦，在這樣的狀態下傳動齒輪副便會出現振動。除此之外，干摩擦也會加速齒輪的磨損，干摩擦是由于齒輪副之間潤滑不當導致的，這種不良摩擦也會導致齒輪振動。

3.2 危害性分析

球磨機運行過程中對傳動系統的穩定性要求極高，若傳動齒輪出現振動，很容易致使球磨機運行失穩，從而造成危害，引發事故。結合實際對齒輪副振動的危害進行總結主要包含以下幾種。

（1）引發沖擊。傳動齒輪振動最明顯的表現在嚙合齒面的滑動距離會有所增加，且載荷峰值也會相應增大，因此會在嚙合齒面處發生滑動摩擦。這種滑動摩擦會導致齒面磨損加大，減少齒輪的使用壽命，同時導致嚙合不良，影響傳動效果。（2）損壞軸承。球磨機傳動系統利用傳動齒輪進行動力傳輸，同樣傳動齒輪副發生振動后，振動也會通過齒輪傳遞給軸承、基座、電機等結構，致使軸承座螺栓松脫，甚至損壞軸承座，嚴重時會導致軸承座發生疲勞斷裂。另外振動傳遞至電機會引發定子、轉子運行偏移，嚴重時會燒毀電機，令球磨機無法工作。（3）破壞嚙合面。合理的潤滑不但可以令球磨機工作效率提高，更能夠有效保護設備各個部件，但振動會令嚙合面潤滑油膜受到破壞。此時嚙合面摩擦必然增大，磨損必然增加，齒輪壽命因此降低。

通過上述分析可以看出，傳動齒輪副振動問題會造成極大的危害，因此必須對超標振動進行認真檢查，確認原因，采用合理的措施控制振動。

4 控制措施

通過分析振動產生原因，從以下幾方面采取改進措施。

（1）嚴格保證齒輪加工質量，控制齒形誤差和齒距誤差，對傳動齒輪副中基圓齒距較大或高速軸上的齒輪進行齒頂修緣，修緣量可參考《機械工程手冊》經過實驗來確定。（2）嚴格按球磨機安裝和檢修標準進行安裝和檢修，保證各部件之間滿足安裝要求；加強日常點檢制度，按規定對各參數進行檢測，一旦發現有異常情況，及時采取措施，進行整改，將故障隱患消除在萌芽狀態。（3）改進齒輪副的潤滑方式，保證充分供給潤滑油，形成良好的油膜，采用自動噴油潤滑，改進齒輪護罩，采用封閉式以減少進入齒輪副嚙合面的漂浮物和小顆粒數量，防止輪齒磨損過快引起振動。（4）在大齒圈上下齒輪罩接合面之間及觀察孔與罩體之間夾一層廢橡膠片以吸收振動，對聯軸器進行改進，采用彈性聯軸器以調整小齒輪軸和電機軸的同軸度誤差，減少振動。

5 結束語

傳動齒輪振動會對球磨機的使用壽命造成影響，尤其是傳動齒輪，不正常的振動會加速配件的磨損、毀壞；另外傳動齒輪副會直接對設備運行造成影響，因此實際生產中，操作人員應當熟練掌握操作技術，規范自身的操作，以此降低齒輪振動現象的發生率，對振動進行控制。另外，還應當從制造齒輪方面著手，提高制造精度，并確保齒輪的安裝符合安裝標準要求，并在安裝合理的基礎上采用合理的密封、潤滑方式。并落實日常維護、點檢，以此降低齒輪副出現振動的幾率，提高球磨機的穩定性。

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