管磨機邊緣傳動齒輪振動原因分析與預防控制

陳昱良 陳占國/中材建設有限公司

管磨機邊緣傳動齒輪振動原因分析與預防控制

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管磨機是選礦、發電、化工和硅酸鹽等重工業部門廣泛采用的粉磨機械,更是水泥工廠的主要機械設備之一。主要從設計、制造、安裝和使用等方面全面分析了管磨機邊緣傳動齒輪振動產生的原因，同時闡述了振動的預防控制階段和控制方法，得出了從多方面分析才能對管磨機邊緣傳動齒輪振動原因作出正確判斷的結論。

管磨機；邊緣傳動；齒輪；振動原因

文章通過分析管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，以此保證管磨機運行的安全穩定。

1.引發管磨機齒輪副振動的危害

管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，很容易致使管磨機運行失穩，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。（2）損壞軸承。管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，令管磨機無法工作。（3）破壞嚙合面。合理的潤滑不但可以令管磨機工作效率提高，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。

2.管磨機邊緣傳動齒輪振動原因分析

2.1 設計因素

2.1.1 齒輪受力方向。

管磨機在設計時考慮到齒輪傳動中大齒輪的受力方向垂直向上，設備基礎不承受水平方向的分力[1]。如圖1所示，大小齒輪位置尺寸E和a與壓力角an的關系為cosan=E/a。

對于標準圓柱直齒輪傳動或不變位圓柱斜齒輪傳動，建立基于以上關系式基礎上的大小齒輪位置關系時，大小齒輪之間在水平方向不承受推力，因而不因水平分力過大而產生振動。

圖1 管磨機大小齒輪位置關系

2.1.2 相對滑動率。

齒輪磨損的重要原因是齒面相對滑動，將相互嚙合兩齒輪最大滑動率相等或相近作為齒輪變位系數取值的優化目標。適當分配2個齒輪的變位系數，使它們的最大滑動率相當或接近，既可降低齒面接觸應力，又可提高齒輪的抗膠合和耐磨損能力，當管磨機齒輪總變位系數分配合理、滑動率差很小時，更有利于延長齒輪壽命。

2.1.3 齒寬系數。

管磨機齒輪直徑一般在3.5m以上，國家標準規定齒輪精度為9-8-8級，很難達到更高的加工精度。齒寬系數越大，載荷沿齒寬分布不均勻的現象越嚴重，管磨機齒輪齒寬系數一般以不大于0.8為宜。

2.1.4 其他方面原因。

(1)大齒圈輪輻輪緣剛度對振動影響較大，甚至造成輪輻輪緣斷裂；

(2)哈夫面處變形造成齒距誤差大，產生沖擊力，由于緩沖功能不明顯，導致哈夫面外側的雙頭螺栓產生拉伸塑性變形和斷裂，產生振動；

(3)哈夫面聯接雙頭螺柱在退刀槽處斷裂產生振動；

(4)大小齒輪齒數不互質造成輪齒不均勻磨損，引起振動；

(5)對于長徑比較大的管磨機筒體，軸線撓曲較大產生振動。

2.2 制造因素

2.2.1 大齒圈。

(1)由于加工殘余變形引起哈夫面處二次把合不嚴，造成齒距變大、徑向跳動大(見圖2)，安裝無法調整到位而產生振動。

(2)如圖2所示，非一次裝夾加工或裝夾跳動檢測疏忽造成外圓與加工基準面B(安裝法蘭止口)不同軸，造成外圓跳動大，無法安裝調整到位而產生振動。

(3)以齒圈外圓、法蘭止口一次性裝夾加工的端面為基準端面，基準端面A應為跳動檢測面，如圖2所示。當滾齒裝夾時基準端面A與非基準端面混淆(即在非基準端面上進行裝夾跳動檢測)，造成基準端面跳動大，安裝無法調整到位而產生振動。

圖2 滾齒裝夾基準面和跳動檢測

2.3 安裝因素

(1)側隙過小或過大。 側隙可以補償管磨機齒輪的制造和安裝誤差，適應運轉中的徑向跳動偏差、熱膨脹和輪齒受力變形。側隙過小容易發生咬死等現象，導致潤滑不良使磨損加劇而造成振動；側隙過大容易發生斷齒事故。

(2)大小齒輪軸心線不平行 大小齒輪軸心線

(3)大齒圈的聯接螺栓(或螺柱)緊固不到位 哈夫面聯接緊固不到位，哈夫面不貼合，或齒圈法蘭聯接緊固不到位，造成聯接剛度不足而產生振動。

(4)大齒圈聯接螺栓(或螺柱)緊固螺母擰緊過度 預緊力控制不當，擰緊力超過許用拉力時螺柱容易產生塑變、斷裂而產生振動。

(5)小齒輪軸聯軸器安裝質量差 聯軸器安裝歪斜、不同軸，超出偏離補償范圍，引起齒輪振動，而且影響聯軸器使用壽命等。

2.4 工作環境因素

管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，而管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.控制措施

（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）嚴格按管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。

4.結束語

傳動齒輪振動會對管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；管磨機邊緣傳動齒輪，振動現象產生的原因可能是多方面的，可分別出現在設計、制造、安裝或工作環境方面進行分析。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，提高管磨機的穩定性。

；

[1]洪允征．管磨機邊緣傳動齒輪設計[J]．機械，2013，24(6)：33-35.

[2]閆存富，李建偉，劉軍.管磨機傳動裝置失效形式分析[J].煤礦機械，2010，31（12）：155-157.