水泥生產企業立式磨機減速機的設計及其應用

王 超

（唐山盾石建筑工程有限責任公司 河北 唐山 063000）

1 引言

傳統的磨機一般采用的是球式結構，傳輸裝置只能連接電動機和磨機筒，在運作效率上較低，而立式磨機的傳輸系統不僅能夠將電動機與磨筒連接起來，還能將動力傳輸到減速裝置及其他相關部件，從而有效的提高了設備的工作效率，還能節省能源的消耗。本文對立式磨機中的減速機進行了重點的分析，總結了減速機的設計要點及應用方向。

2 立式磨機減速機的設計

立式磨機的結構可以分為齒輪系統、箱體、軸承、潤滑系統和監控系統幾個部分。在進行減速機的設計時，需要從以上幾個方面考慮，制定一個完善統一的設計方案，確保每一個部分的功能能夠有效的發揮。

2.1 齒輪系統的設計

立式磨機中的減速機一般由螺旋齒輪、太陽齒輪和行星齒輪等幾種齒輪組成。這些齒輪都是由合金材料制成的，在強度和剛度上有較高的保證。齒輪在制作完成后還經過了5～6次的淬火工序，因此在強度上才有良好的保證。齒輪的設計需要遵循一定的規范，其中使用較為廣泛的設計標準是AGMA齒輪標準。在齒輪的設計中還需要注意的是避免齒輪的共振現象，這就需要對減速機的運轉速率進行調控，一般需要將減速機的運轉速度控制在8毫米/秒以下。在實際應用的過程中，齒輪難免受到磨損，從而導致齒輪形變甚至腐蝕的情況，會極大的減短齒輪的使用年限。在設計中可以對齒輪的接觸面形狀進行優化設計，從而減小齒輪運轉過程中受到的應力。

2.2 箱體設計

立式磨機中的減速箱體采用的是圓筒式箱體，在制造中采用的是鑄造式的箱體，并通過焊接的方式組合在一起。在箱體的底部設有水平底座，并通過螺栓進行固定。箱體的頂部則有法蘭，與底部的底座保持水平，起到承載的作用。在箱體的頂蓋上還有油池，起到提供動力的作用。立式磨機的壓力通過減速機傳遞到軸承上，并通過齒輪的轉動帶動整個機械的運轉。在進行減速機的設計時，也需要依照一定的設計標準，尤其是在減速機的磨盤直徑設計上，必須達到合理的要求。軸承的中心點應該盡量靠近箱體的內壁，以此來減小箱體所受到的應力。如有必要可以在箱體內部增加一定的保護裝置，對外殼的強度進行加強。

2.3 軸承的設計

立式磨機的減速裝置中，在輸入端一般都會有圓錐形的大齒輪和小齒輪，主要起到了在軸承間連接和協調的作用。對齒輪的位置進行精確的設計有利于提高軸承的承載強度，減小軸承在運轉過程中受到的磨損。圓錐的小齒輪需要保持懸臂，而大齒輪則需要固定兩端。在箱體的中心可以設置調心軸承，防止箱體的滑動。在這種設計方案下，軸承的使用壽命通常能達到80000小時左右，減速機的轉速也能保證990轉/秒。立磨機的扇形平面推力軸承支承在減速機箱體的頂部，把磨輥壓力傳給立磨機減速機殼體。

2.4 動壓潤滑平面推力軸承

動壓潤滑平面推力軸承把軸承面分為了幾個扇形的區塊，并在表面設置了一層金屬層用以提高軸承的穩定性。每個扇形區塊之間通過回轉面連接在一起。軸承的承載能力受到轉速、材料、加載比例等因素的影響。每個扇形區塊的承載力大小在2700千牛左右，適用于中小型立式磨機的功率要求。

2.5 帶靜壓潤滑的動壓潤滑平面推力軸承

這種類型的軸承適用于大型的立式磨機或是在啟動過程中功率較大的磨機。在啟動過程中，需要一定的輔助結構對電動機進行慢速啟動。軸承中的扇形區塊首先在靜壓潤滑系統的作用下被抬高，其次其他部分再緩慢的啟動。緩慢的啟動方式能夠有效避免啟動過程中其他部件受到磨損。當磨機進入正常的工作狀態后，軸承會進行加速，在較短的時間內進入整體的潤滑狀態。下圖是帶靜壓的動壓潤滑平面推力軸承的示意圖。

2.6 靜壓潤滑平面推力軸承

與上一種軸承不同，這一種軸承是完全的靜壓潤滑軸承。這種軸承在運行過程中不會受到部件狀態的影響，在靜止的狀態下就能實現對潤滑油的壓入。靜態潤滑軸承的油膜狀態僅僅受到金屬層大小及油泵壓力大小的影響。在運轉的過程中，一般需要3-4臺高壓泵進行供油，從而確保油泵中的壓力符合要求。

2.7 減速機的潤滑與監控

減速機的運行狀況將會影響其使用壽命和磨機的整體工作效率，在工作的過程中對減速機的運行狀況進行良好的監控能夠有效避免故障的發生，并對相關的部件進行及時的維護和更新。減速機使用的潤滑油會對減速機的運行效果和磨損狀況產生極大的影響，因此必須保證潤滑油的質量和清潔程度，從而確保減速機工作的穩定性和安全性。良好的潤滑油能夠有效的減少各個部件之間的摩擦，提高散熱效果和系統的穩定性。因此，在選擇潤滑油時必須選擇高質量的種類，并對其性質進行深入的檢測，在確保潤滑油的質量后才能應用到減速機中。在潤滑油的使用方式上，可以采用最為先進的交叉分配技術，保證整個油膜分布的均勻、平整，減小減速機表面的磨損。

3 立式磨機的應用

3.1 立式磨機負荷

立式磨機的負荷主要體現在啟動力矩上。當磨機中裝滿了物料時，磨機啟動的過程中將會受到較大的阻力，這時需要緩慢的啟動來減少磨機所受到的摩擦力。此外還需要在磨機的外層增加一層平滑層。在啟動開始前，還需要將磨輥與磨盤拉開一定的距離，防止在啟動的過程中兩者相互接觸產生摩擦力。

當磨機進行正常工作時，由于物料的作用，磨盤上會產生一定的靜態負荷，而磨輥的上下運動則會產生動態負荷。負荷的存在會對磨機產生一定的扭動力，應當采取措施進行消除。通常采用的方法是在減速機上設置振動傳感裝置。一旦傳感器檢測到負荷超過6毫米/秒時，就必須停止磨機的運轉。

3.2 立式磨機減速機的發展

在工業制造技術不斷發展的形勢下，立式磨機也在向著功率擴大化、結構簡潔化的方向發展。我國立式減速機的發展主要經歷了四個發展過程。第一個階段，減速機的類型主要是齒輪形立式磨機減速機；第二代的代表機型是行星齒輪型減速機；第三代的代表機型是圓柱形齒輪減速機；到了第四代，DMGV減速機獲得了極為廣泛的應用。這種減速機結合了第二、三兩代減速機的有待，并提高了設備的自動化程度，有效解決了螺旋齒輪的問題，還有效提高了減速機的運轉效率。

4 結語

相對于發達國家而言，我國在立式磨機的發展和研究上是較為落后的，我國的立式磨機長期以來都依靠進口，給我國的產業發展造成了一定的阻礙。對于企業和社會而言，應當積極致力于對立式磨機制作技術的研究，實現立式磨機的自主開發和生產。本文結合了立式磨機的結構特點和生產技術，對立式磨機的設計要點進行了總結，并分析了立式磨機的應用方向，希望能為我國實現立式磨機的自主生產提供一定的思路。

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