球磨機開式齒輪振動超標(biāo)分析及解決措施

傅 彪

（云南磷化集團有限公司 檢維修中心，云南 昆明 650000）

球磨機作為磨礦設(shè)備，廣泛應(yīng)用于礦山、水泥等行業(yè)。大小齒輪副作為球磨機重要組成部件，具有尺寸大、安裝困難、成本高、加工周期長等特性。齒輪副磨損后，會出現(xiàn)一系列故障，如小齒輪軸承座振動加劇、齒輪嚙合處噪聲加大、氣動離合器輪轂螺栓經(jīng)常斷裂等；當(dāng)大齒輪磨損量大于15%時，故障會進一步加劇，使得設(shè)備無法長周期安全穩(wěn)定運行。某磷礦浮選廠使用的MQS4866 濕式格子型球磨機（簡稱球磨機）投運已有9年時間，使用過程中逐漸出現(xiàn)上述故障，使得設(shè)備無法長周期安全穩(wěn)定運行。為了解決齒輪嚙合問題，公司開展了一系列檢修措施，最終達到了預(yù)期，希望對開式齒輪嚙合問題有一定的借鑒作用。

1 MQS4866濕式格子型球磨機主要參數(shù)

該型號球磨機主要由進料部分、筒體、主軸承、傳動系統(tǒng)、出料部分等組成。傳動系統(tǒng)主要參數(shù)：大齒輪齒數(shù)為280，法向模數(shù)為25；小齒輪齒數(shù)為21，法向模數(shù)為25；斜齒，角度5°15′，齒寬750 mm；大小齒輪密封采用徑向密封；大齒輪材質(zhì)為ZG42CrMo；小齒輪軸承型號為23280B.MB C3；小齒輪軸材質(zhì)為S17Cr2Ni2Mo；配套電機功率為3 000 kW。

2 設(shè)備現(xiàn)狀描述及措施確定

1） 設(shè)備現(xiàn)狀 對小齒輪軸承座軸向、水平、垂直振動值以及設(shè)備噪聲值進行了連續(xù)24 h跟蹤監(jiān)測，得出如下數(shù)據(jù)：驅(qū)動端軸承座振動值，垂直方向為28.6 mm/s，水平方向為10.2 mm/s，軸向為5.8 mm/s；非驅(qū)動端軸承座振動值，垂直方向為28.3 mm/s，水平方向為16.2 mm/s，軸向為6.9 mm/s；大齒輪嚙合面噪聲達92 dB；離合器噪聲達90 dB。

2） 原因分析 大小齒輪的嚙合質(zhì)量明顯變差，具體表現(xiàn)為齒面有明顯斑點、磨痕；大齒輪齒面磨損量超過15%，其他指標(biāo)基本合格［1］。

3） 制定措施 鑒于更換新齒輪成本巨大（150萬元左右），齒輪組在定制、運輸、安裝過程所需要的時間很長，將嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，而齒輪非受力面表面質(zhì)量還很好，相關(guān)技術(shù)人員通過充分論證決定采取齒輪翻面使用的方式解決此問題。

3 大齒輪翻面流程及注意事項

大齒輪翻面必須符合以下3個條件：齒輪副為漸開線齒輪，工作面與非工作面可以互換；整個齒輪結(jié)構(gòu)必須對稱，不能破壞其工作位置及其配合零件的結(jié)構(gòu)；大齒輪磨損量不能超過25%，否則大齒強度不夠，存在斷齒的風(fēng)險。大齒輪翻面流程及注意事項如下：

（1）拆卸前的準(zhǔn)備工作。在保證設(shè)備正常運行的前提下，略微延長停機時間，盡可能將球磨機筒體里的礦物置換完畢，減少自身質(zhì)量；傾倒磨礦介質(zhì)。

（2）利用慢驅(qū)盤車裝置將大齒圈需要拆卸的螺栓盤到便于施工的地方，并對頂絲調(diào)整螺栓、大齒圈與筒體連接的鉸制螺栓、兩半大齒輪連接螺栓及銷進行預(yù)拆。注意不要拆卸球磨機筒體與端蓋的連接螺栓。

（3）利用慢驅(qū)盤車裝置把一半齒圈轉(zhuǎn)動到上方，并用兩根等長的吊繩從兩邊套穿在齒輪副的空當(dāng)內(nèi)（為防止吊繩損傷齒輪，應(yīng)在吊繩與大齒輪之間加防護墊），依次拆除其上的定位螺栓和兩半大齒輪連接螺栓及銷，并吊下平放于安全位置。

（4）拆卸后將筒體配合法蘭面、齒輪配合法蘭面和大齒面進行清洗，油漆、毛刺和凹凸痕用銼刀或角磨機清除，配合面用專用清洗毛巾或?qū)Ｓ们逑醇埐潦酶蓛簦ú荒苡妹藜喓图啿迹乐箠A渣。

（5）對清理好的半齒進行預(yù)安裝，大齒圈與筒體連接的鉸制螺栓進行預(yù)緊。拆卸半齒就安裝比全部拆卸后再安裝的優(yōu)點：可以有效利用慢驅(qū)裝置進行盤車，減少安全風(fēng)險；筒體與端面連接螺栓少，可以減少筒體與端面連接的變量。

（6）利用慢驅(qū)盤車裝置將另一半齒圈轉(zhuǎn)動至上方，并重復(fù)步驟（3）、（4）和（5），完成大齒圈的預(yù)安裝。

（7）調(diào)整大齒圈。兩半齒輪預(yù)安裝好后，擰上大齒輪和筒體、端蓋的全部連接螺栓，利用大齒輪上的徑向調(diào)整螺栓調(diào)整齒圈徑向位置，調(diào)整到滿足要求。

端面跳動：在大齒圈的端面設(shè)置一塊百分表A，用來測量大齒圈的端面跳動；百分表B設(shè)在中空軸軸肩處，用來測量球磨機本身的軸間竄動量。某一點A表的讀數(shù)減去對應(yīng)點B表的讀數(shù)，即為該點的端面跳動偏差值，其最大偏差值與最小偏差值的差即為大齒圈的端面跳動量。為了消除過大的端面跳動，可通過在大齒圈和端蓋的接觸面之間加金屬墊片進行調(diào)整，直至達到規(guī)范要求為止。

徑向跳動：在大齒圈齒寬的中點處設(shè)置一塊百分表D，測量指針要垂直被測面，用來測量齒圈的徑向跳動；百分表設(shè)置完畢后調(diào)校各表的指針，使指針對準(zhǔn)讀數(shù)“0.00 mm”。將大齒圈均勻劃分8 點，作為檢測點，慢驅(qū)盤轉(zhuǎn)筒體，讀取百分表在相應(yīng)點的讀數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)一周后，百分表的指針應(yīng)回零，誤差不超過0.08 mm，否則可能百分表已活動，應(yīng)重新檢查。百分表D 的實際讀數(shù)與基準(zhǔn)值（0.00 mm）的偏差即為徑向跳動偏差值，最大偏差值與最小偏差值的差即為大齒圈的徑向跳動量，如果徑向跳動量過大，可通過松動法蘭連接螺栓，利用大齒輪上徑向調(diào)整螺栓調(diào)整。

（8）安裝小齒輪軸承組件，調(diào)整嚙合尺寸。此時因齒面已經(jīng)磨損，檢測齒輪嚙合的側(cè)間隙意義不大，只能根據(jù)設(shè)備檔案記錄的齒頂間隙值作為參考依據(jù)。通過壓鉛法檢測齒頂間隙，用著色法檢查齒輪嚙合接觸斑點，滿足規(guī)范要求即可。

（9）關(guān)鍵數(shù)據(jù)控制。大齒圈徑向跳動≤1.5 mm，端面跳動≤1 mm；大齒輪連接螺栓預(yù)緊力必須≥2 450 N，緊固次數(shù)不能少于3次，緊固完成后用力矩扳手進行抽查，力矩抽查數(shù)量單邊不少于16顆；大小齒輪嚙合數(shù)據(jù)控制，齒頂間隙10 ～13 mm，且左右數(shù)據(jù)一致，齒側(cè)間隙左右數(shù)據(jù)一致，齒輪嚙合檢查用紅丹粉進行，大小齒輪嚙合面積≥60%；小齒輪軸與電機軸同心度調(diào)整以小齒輪軸為中心，利用百分表將同步電機轉(zhuǎn)子與小齒輪軸對中。

4 試車

無負(fù)荷試車：慢盤磨機，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況時，脫開慢盤裝置，檢查定位銷已插好，啟動球磨機投入空試車運行。

負(fù)荷試車：試車前，加入規(guī)定負(fù)荷量20%～30%的鋼球和物料；啟動球磨機運行正常后，每隔30 min依次添加10%～15%的鋼球和物料，直至滿負(fù)荷運行。

5 總結(jié)

當(dāng)大齒輪磨損量超過15%時，通過調(diào)整齒頂間隙、打磨齒面等措施已不能使齒輪嚙合達到最佳效果，振動和噪聲都超標(biāo)。通過齒輪翻面及調(diào)整，齒輪副振動以及噪聲都達到了預(yù)期效果（軸承座的6個振動值全部小于8 mm/s，噪聲低于65 dB），使設(shè)備開機率大大提高，同時節(jié)約了齒輪的配件成本。