球磨機開式傳動齒輪潤滑系統改造探究

張發貴，張開林，王慶龍

（云南華聯鋅銦股份有限公司設備能源部，云南文山 663701）

0 引言

球磨機是物料被初碎之后，再進行細磨粉碎的關鍵設備，當前廣泛應用于各類礦山、化工、建筑及冶金企業。云南華聯鋅銦股份有限公司（以下簡稱公司）有3個內部選礦車間和3個外委選礦車間，具備年360萬t原礦采選能力，選礦車間總共有大小球磨機20多臺/套。其中，銅街選礦車間共有5臺/套球磨機，一段磨為椎2100 mm×3000 mm格子型球磨機。球磨機的傳動系統全部采用齒輪邊緣傳動，齒輪直徑大、經久耐用。傳動齒輪副的造價約占整個球磨機造價的10豫～15豫，潤滑是保證正常使用的前提，所以，良好的潤滑對于延長傳動齒輪副使用壽命、提高球磨機運轉率、降低維修費用，均具有重要意義。

1 問題的提出

公司各選礦車間球磨機的開式傳動齒輪，在2016年4月以前全部采用人工加注潤滑脂，所用潤滑脂為二硫化鉬鋰基脂。人工加注的缺點有：淤潤滑脂選用不當，人工間歇式加注，不能保證開式齒輪齒面的潤滑效果；于加注間隔時間得不到保障，不能保證潤滑脂均勻的散布，設備磨損快，使用壽命縮短，生產成本提高；盂潤滑脂飛濺嚴重，造成油脂浪費，影響環境衛生及設備衛生達標，還不易形成潤滑油膜，導致干摩擦；榆加注時設備在旋轉，對潤滑管理人員存在極大的安全隱患；虞大小齒輪更換周期短，大齒輪每年進行翻面，2 a進行更換，小齒輪每3～4個月進行一次更換，維修成本高、生產影響大。

針對以上不足，提出了對球磨機開式傳動齒輪潤滑系統進行改造的措施。

2 解決方案

為了保證球磨機開式齒輪的良好潤滑，降低球磨機使用成本、延長球磨機運轉周期，公司通過調研、考察和綜合分析，于2016年4月對銅街選礦車間椎2100 mm×3000 mm格子型球磨機進行開式齒輪潤滑系統的試點改造。主要是在球磨機上安裝1套南京貝奇爾機械有限公司的OGS111—411D32Y1型開式齒輪全自動噴油潤滑系統裝置。通過試點改造，也為公司其他選礦車間同類設備的潤滑尋找可行的方案。

2.1 OGS111—411D32Y1型全自動噴油潤滑系統簡介

OGS111—411D32Y1型全自動噴油潤滑系統已經廣泛用于選礦設備大型開式齒輪副的潤滑冷卻，可有效延長大型、重載開式齒輪副的使用壽命，減少因設備故障停機導致的損失，降低維修費用。該系統對齒輪可潤滑寬度為（50～1060）mm，周期性穩定的噴油為齒輪提供了持久可靠的油膜，程控器可以根據實際需要設置多種滑潤周期，能對故障進行監控，“后吹”功能有效防止了噴嘴堵塞。系統還配有加熱器，可以對滑潤劑進行加熱。

試點選用的是單線開式齒輪潤滑系統，主要由空壓站、氣動桶泵系統、程控器和噴槍等組成：空壓站提供動力源，氣動桶泵負責油脂的輸送和揚送，程控器用于檢測供氣、供脂系統的控制和系統，噴槍用于噴射油脂（圖1）。

2.2 系統工作原理

潤滑系統由供脂和供油2部分組成。系統工作時，壓縮空氣分成2路：一路為油泵提供動力，另一路直接到達噴嘴板，噴嘴板根據被潤滑齒輪面的寬度安裝多個噴頭。由程控器的計時器進行時間設定，到達設定時間時，泵和噴嘴進氣閥電磁閥打開，氣動泵利用經氣動三聯元件處理后壓縮空氣進行工作，潤滑油由泵的出油口輸出，流經過濾器后到達單線分配器，并推動分配器內活塞移動，活塞移動過程中將潤滑油壓至噴嘴處。此時，潤滑油將與到達此處的另一路氣源匯合，氣源將噴嘴處潤滑油打碎成霧狀并均勻地附在齒輪表面形成油膜，使齒輪潤滑狀態良好。在管路發生堵塞、油桶低液位或氣壓過低時，程控器將發出報警信號。潤滑工作結束后，程控器將控制油泵和空壓機停止工作，進入潤滑間隔期，節約能源。潤滑間隔期完成后，系統將自動開始進行下一次潤滑過程，依次循環（圖2）。

圖1 單線開式齒輪潤滑系統結構

2.3 技術參數（表1）

2.4 系統檢測

在系統運行過程中，可通過觀察安裝于分配器上運動指示桿在一個工作循環過程中的動作情況加以判斷是否正常。正常情況下，一個工作循環過程中指示桿將各伸縮一次，如果發現在工作循環過程中指示桿不動，說明該指示桿對應的出油口異常，必須及時進行檢查，看潤滑點部位是否堵塞、指示桿是否失效，直至把故障排除。也可以通過在分配器上安裝循環開關檢測循環次數及所處狀態，并通過供氣系統的進口上安裝的壓力表檢測進氣壓力進行系統檢測。

圖2 單線開式齒輪潤滑系統工作原理

表1 OGS111—411D32Y1型噴油潤滑系統技術參數

2.5 開式傳動齒輪對潤滑油的要求及選用

開式傳動齒輪潤滑要求潤滑油能滿足暴露條件下運轉潤滑的要求，并能保證開式齒輪正常運行和延長使用壽命。開式傳動齒輪多處在低速、重載和連續運轉的工作狀態，因此，對用于開式傳動齒輪潤滑的潤滑油需滿足以下要求：淤有足夠的黏度以獲得良好的油膜形成能力，最小油膜厚度越大、油膜比厚值隨之上升，齒輪的潤滑狀態也就越好；于良好的粘附性以保持其在齒輪摩擦表面不易甩脫；盂良好的減摩、抗磨、抗點蝕、抗極壓性以保護齒面不發生磨蝕；榆良好的物理、化學穩定性（壽命長、損耗小、不易變質）；虞良好的防銹性、抗水性和抗污染能力；愚良好的安全性能，對環境及操作人員沒有危害，便于操作使用及維護。

對公司球磨機開式傳動齒輪的工況特點和載荷情況進行分析，潤滑油可以選用BIJUR DELION開式齒輪專用潤滑油和680#工業閉式齒輪油。兩類油品比較見表2。

表2 BIJUR DELION開式齒輪專用潤滑油與680#工業閉式齒輪油比較

通過對比分析，選用南京貝奇爾機械有限公司的BIJUR DELION開式齒輪專用潤滑油作為球磨機開式傳動齒輪潤滑油，該種潤滑油可以滿足開式齒輪對極壓性、粘附性、抗水性、消耗量等的要求。

2.6 球磨機安裝噴槍噴板位置的確定

噴槍噴板的位置及角度對噴油效果至關重要，要保證噴嘴噴出的潤滑油能全部或大部分噴在輪齒的嚙合面上（圖3）。因齒輪罩下部有人工加油和觀察孔，所以將噴板安裝在齒輪罩的上部。

3 潤滑系統改造后使用效果

經過兩年多的試用，采用自動噴油潤滑系統對椎2100 mm×3000 mm格子型球磨機開式傳動齒輪實施潤滑，通過定時、定點、定量間歇性噴油，齒輪副兩摩擦面之間形成良好的油膜，完全滿足了大小齒輪的潤滑要求。通過試點改造，取得一系列的良好效果。

（1）延長了維修周期。改造前，大齒輪一年進行翻面使用，2年進行更換，小齒輪3～4個月進行更換。改造之后，大齒輪預計兩年多翻面使用，4～5年進行更換，小齒輪預計1～2年進行更換，提高了設備效能及產能。球磨機運轉率由改造前的86豫提高至98豫。

（2）保障了齒面油膜的均勻性和連續性，還能及時清除廢油、礦物顆粒、鐵屑等雜物，保證了設備周圍的環境衛生，使設備使用壽命延長了50豫以上。

（3）降低消耗，減少成本。改造前，每周加注二硫化鉬鋰基脂 3 次，每次加注（3～4）kg，平均每天消耗 1.7 kg，改造后，110 d加注了BIJUR DELION開式齒輪專用潤滑油90 kg，平均每天消耗量在0.8 kg，潤滑油的用量比改造前節油50豫以上。更換1套小齒輪費用約8000人民幣元，更換1套大齒輪費用約25 000人民幣元，每年在試點改造的球磨機上節省大、小齒輪的更換費用約45 000人民幣元。公司有20多臺/套球磨機，如果全部實施改造，每年可節省更換大、小齒輪的費用90多萬元人民幣。如果再加上停機維修對生產造成的影響，自動噴油潤滑改造項目對節約成本、經濟效益提高明顯。

（4）可以有效改善作業環境，避免油污對現場和設備造成的環境影響。

圖3 齒輪副自動潤滑噴嘴示意

4 結論

通過對椎2100 mm×3000 mm的格子型球磨機開式傳動齒輪潤滑系統的試點改造，改善了齒輪潤滑條件，降低了潤滑油料和大、小齒輪備件消耗，提高設備運轉率，對減少成本、改善工作環境和設備衛生條件具有明顯成效。該項技術通過可編程控制器控制，實現開式齒輪傳動潤滑系統自動化控制過程。通過對系統潤滑情況的監測和預警，并運用網絡對系統信息其進行傳輸，為球磨機開式齒輪傳動潤滑系統實現信息化管理找到了一個切入口。該潤滑系統安全可靠、適用，具有廣泛的應用前景。