淺析球磨機的齒輪磨損原因及對策

朱衛軍

[摘要]在礦山、冶金、水泥等行業中球磨機的使用非常廣泛，是磨礦系統的重要組成部分，有著非常大的應用前景。大齒輪作為球磨機的重要組成部件，尺寸大、加工周期長、安裝困難，常會由于磨損的問題而致使其使用壽命較短。球磨機大齒輪磨損的影響因素有很多，以下就大齒輪磨損的原因進行分析，并提出相應的處理對策，做好球磨機大齒輪的安裝、檢修、維護工作，提高齒輪的運行效率與穩定性，延長大齒輪的使用壽命。

[關鍵詞]球磨機；大齒輪；磨損；原因；對策

引言

球磨機的使用壽命多受大齒輪的使用壽命所影響，理論分析計算球磨機的大齒輪使用壽命在12年以上，但是實際應用中大齒輪的使用周期在5-8年左右，有的使用時間短的甚至不足4年就報廢了，大齒輪的使用壽命短不僅對正常生產運行產生很大不良影響，還會造成維修、購買設備的成本增加，對企業造成極大的經濟損失。誠然球磨機的工作環境惡劣，但是這并不是球磨機大齒輪使用壽命短的主要原因，大齒輪的磨損應從設計、制造、安裝、使用、維護等各個方面入手來加以控制，盡量降低大齒輪的磨損程度，提高其使用壽命。

1.球磨機大齒輪磨損的狀態及原因分析

1.1研磨磨損和磨料磨損

齒面在嚙合傳動的過程中會有兩種運行狀態，即滾動與滑動，當齒輪運行速度快速變化時如果潤滑不到位或者接觸面壓力較大，就會造成金屬接觸現象，相互摩擦進而引起齒輪的研磨磨損，有以下兩種情況：①摩擦表面存在凸起與凹陷，兩部分在運行時相互嵌合，相對運動過程中，凸起部分會出現彈性變形，或被刮削產生脫落問題，進而造成疲勞性剝蝕；②如果接觸壓力相對較大，會產生固相焊合，在此過程中產生的磨損可表示為：摩擦表面產生滑動，粘著點扯開，接著再次粘著和扯開，導致摩擦表面遭到破壞，同時，進一步加劇齒輪磨損。

另外，硬質顆粒在摩擦的過程中也會引起一定程度的表面擦傷和表面的材料脫落，這種想象稱為磨料磨損，磨損機理可歸結為微觀切削、擠壓剝落、疲勞破壞。

1.2造成大齒輪磨損的原因主要有以下幾點：

（1）齒輪硬度的影響

對于齒輪硬度的設計，國家有著明確的標準要求：大齒輪的硬度必須保證在HB300以上，小齒輪齒面的硬度必須在HRC45以上。但是在實際的生產過程中，齒輪的硬度往往難以達到標準規定的要求，而且有些企業為了縮短檢修時間，消除內應力的加工工藝也會被取消，這樣就對齒輪的硬度要求造成了很大的折扣，使得齒輪出現硬度不足的現象，進而造成磨損問題。

（2）潤滑油的選用及保養不當

潤滑油是球磨機齒輪正常運行的重要保障，并且潤滑油具有降噪和減少磨損的作用。但是在實際的設備應用過程中，潤滑油的作用并沒有引起有關重視，選取潤滑油的時候并沒有根據球磨機的運行需要和潤滑油的性能區別而做甄選，潤滑油使用的非常草率，再加上潤滑油的使用方式不正確，就很容易在機器運行時發生故障，一旦齒輪的潤滑粘度不足，就很難形成油膜，從而致使齒輪的磨損情況加劇，影響了齒輪的使用壽命。有的企業甚至以廢機油來代替潤滑油，如此做法不僅達不到潤滑作用，還會因為廢機油中的水分和雜質使得齒輪的磨損更加厲害。因此選擇恰當的潤滑油以及正確的潤滑方法對大齒輪的運行和使用壽命十分重要。

（3）齒輪端面的密封性不足

在球磨機設備的傳動齒輪中，由于其設計尺寸較大，齒輪加工都會留有一定的余量，保障安裝調試使用。目前我國大多數球磨機傳動齒輪的加工方式都是端面加壓加工，這種工藝加工必然有其優點，但是有一個非常明顯的缺點就是齒輪的密封性不能很好的保障。在球磨機運行一段時間之后，端面的毛氈由于長時間受到擠壓而失去彈性，致使毛氈處出現縫隙，一旦球磨機處于多粉塵的運行環境，粉塵和雜質就會進入縫隙，影響齒輪的潤滑效果，造成齒輪的磨損現象。齒輪的密封性能的缺陷會導致齒輪磨損加劇，不僅影響齒輪的正常運行，給使用壽命帶來極大負面影響，對設備的后期檢修也會造成很大干擾。

2.降低球磨機大齒輪齒面磨損的方法對策

2.1優化大齒輪的設計制造，提高大齒輪的質量

（1）提升加工精度。在球磨機設備制作加工過程中要適當地提升齒輪的精度要求，目前我國國內的齒輪加工精度一般為級9-8-8DC和9-9-8DC，齒面的粗糙度為3.2微米，這種精度和粗糙度已經逐漸難以滿足生產的發展，因此，可以采用適當的工藝和方法降低齒面的粗糙度，提高齒輪的加工精度，從而提升嚙合準確度，改善潤滑效果，降低齒輪的載荷。

（2）提高齒面硬度。由于我國齒輪的材料一直以ZG45材料為主，這種材料淬火難度大，所以齒面的硬度難以保證，如此除了需要提高齒輪的加工精度以外，還要使用新材料，提高齒輪的耐磨性以及接觸強度，此外，在齒輪生產完成之后，可以在其表面進行硬化處理和時效處理消除內應力，提高齒面的硬度，提高齒輪的耐磨性。

（3）提高重迭系數。重迭系數為漸開線齒輪傳動過程中的關鍵參數，重迭系數越大代表接觸齒輪數量越多，運行越平穩，齒輪荷載相對較小，而且油膜厚度也會有所增加，有效提升了齒輪自身的承載水平。在中心距保持不變的情況下，減小齒輪模數可起到增加重迭系數的作用，從球磨機自身角度講，提高重迭系數最為有效的措施為使用斜齒圓柱齒輪進行傳動。

（4）準確調整滑動系數。磨損的起源主要為滑動，滑動系數是衡量傳動的主要參數指標，可運用滑動系數對實際磨損量進行評估，對齒輪進行設計的過程中，應注意滑動系數不能超出許用值，并盡量使兩個齒輪的滑動系數保持一致。在實際工作中，可運用角變位等措施對滑動系數實施調整，減小相對滑動時的速度，進而有效提升齒面抗磨性能。

（5）提高齒輪密封程度。保證齒輪的密封性是提高齒輪潤滑度的重要手段，必須處理好齒輪進砂、漿的問題，優化齒輪罩結構，設置擋砂、漿功能，并且要改進襯板螺栓的密封結構，從源頭上杜絕砂、漿泄漏。

2.2正確的安裝檢修與后期維護

細致的安裝檢修工作是保證大齒輪正常運行與減少磨損的重要環節，在齒輪的安裝過程中要注意：保證大小齒輪的頂隙、跳動、接觸等符合規定的要求，保證大小齒輪的嚙合精度，安裝時還要考慮球磨機負荷下工作撓度變形的影響，計算出進出料端的標高差、并保證運轉時滿足嚙合精度，避免偏載；裝配小齒輪時宜采用壓入法，防止因熱裝使小齒輪退火、齒面硬度降低而過早磨損，使嚙合精度下降而影響大齒輪，當小齒輪磨損到限后要及時進行更換，避免因嚙合間隙過大導致沖擊負荷，換小齒輪時可進行人工打磨或噴丸處理，以降低齒輪粗糙度；大齒輪磨損到限后，可根據磨損的情況進行修復再利用，這樣能延長齒輪的使用壽命，節省材料費用支出，對于普通齒輪可采用大變位法修復，對于大變位齒輪可采用大壓力角修復法。

定期巡檢，日常維護工作對于齒輪運行也十分重要，如定期檢查噴射系統的穩定性，齒輪嚙合面的溫度等，對于大齒輪每一到兩年可用有機溶劑完全清洗系統，確保系統暢通靈活，適時清除殘留在齒面的積垢，從而延長大齒輪的使用壽命。

2.3做好潤滑工作

球磨機的潤滑油的選擇與潤滑方式的選擇要科學合理，選擇潤滑油的時候我們要注意潤滑油的粘度和油性，目前我國常用的有潤滑油、潤滑脂、固體潤滑劑，在球磨機的齒輪抗磨選擇中選用潤滑油的應用較多，潤滑油包括齒輪油和機械油，齒輪油的粘度高、油性好，其中含有的極性物質較多，更容易在齒輪傳動過程中形成油膜，因此齒輪油的應用范圍也更加廣泛：而潤滑方式包括手工潤滑、油池潤滑、滴油潤滑以及噴射潤滑幾種方式，與其他的潤滑方式相比而言，油池潤滑方式更加簡易方便，要根據球磨機實際工作環境與狀態選擇合適的潤滑方式。