礦業球磨機齒輪磨損的原因及對策分析

王 正

（哈密博倫礦業有限責任公司，新疆 哈密 839000）

球磨機作為廣泛運用于礦業、冶金業以及生產水泥的磨礦設備，以其實用性而著稱。但也因機械構造簡單，身為其內部主要部件的齒輪就經常性受到關注。一般來說齒輪的壽命介于6到10年之間，只要是齒輪在機器內工作，就會不可避免的發生磨損。因此，怎樣令機器在運轉過程中，于同樣的運轉時間內很大程度上減少齒輪面的磨損，就成了需要探討的問題。再依據這些問題，提出更為實用的解決方案。

1 礦業球磨機在使用過程中齒輪磨損的原因

礦業球磨機在使用過程中，齒輪會出現一定的磨損情況，這屬于正常現象。但在短時間內產生嚴重的磨損，往往是因為人為操作的問題，和機器本身運行中快速損耗所產生的不可逆情況所決定的。加上球磨機本身的機械結構較為簡單，導致制造成本相對低廉，所以對安裝精度要求也不高。圖1為球磨機外觀示意圖。

圖1 球磨機外觀示意圖

盡管這樣，礦業磨球機的損耗和維修成本卻居高不下，這主要因為當中的大小齒輪使用壽命很短。以之前的維修經驗來看，每過兩個球磨機的大修周期，就要更換一次大小齒輪。

本文將對幾個主要影響球磨機使用壽命的原因進行分析，并提出對策方案。

1.1 材質硬度影響齒輪壽命

球磨機齒輪材質的硬度，和生產齒輪的材質息息相關。依據國家制定的標準，礦業球磨機的大齒輪硬度標準必須保持在Hb300以上，小齒輪的標準則在HRC45以上。也就是說，如果是按照國家規定標準生產的齒輪，是完全可以堅持到下一個維修周期的。但就目前球磨機齒輪的檢修和更換速度來看，許多廠家生產的大小齒輪硬度均處于標準之下。而且在使用者實際使用球磨機的過程中，往往會為了能夠做到快速、省時的檢修機器齒輪。不會在機器使用初期和更換大小齒輪前對齒輪進行內部應力的相關處理工作[1]。這樣低于標準硬度、后續使用處理工序也并不得當的齒輪，自然并不具備較長的使用壽命。

1.2 球磨機齒輪面密封性不強

除了齒輪在生產過程中所運用的材質，直接決定了齒輪的使用壽命外。當每個齒輪運轉時相契合的斷面，密封性不夠好的時候，會直接導致球磨機的大齒輪面發生嚴重磨損。這是因為在對球磨機大齒輪進行設計時，一般都會提前預留一些余量，以便于后期投入使用前能夠更好的安裝調試。并且如果參照國家制定的相關標準來看，大齒輪的各齒輪面是允許出現一定程度的數值誤差的[2]。結合分析現有的齒輪加工技術，能夠發現大多數齒輪加工時，會選用端面加壓工藝，該工藝本身是具有明顯優勢的。用端面加壓工藝生產的齒輪，在投入使用初期可以保證齒輪面密封性。但是隨著球磨機運行使用一段時間以后，內部齒輪端面的自帶毛氈，就會因為受到擠壓造成彈性減弱，最終導致齒輪逐漸失去原有的密封性。隨著毛氈失效密封性減弱，齒輪間的縫隙就會增大，加之礦業球磨機運轉過程中難免會出現粉塵和其他雜質，這些粉塵和雜質一旦進入到齒輪因密封性不好而產生的縫隙當中，就會產生更為嚴重的磨損，直接影響齒輪的壽命，還會傷害機器，為后續的檢修和保養工作帶來了困難。

1.3 齒輪潤滑油的選用影響齒輪壽命

潤滑油的選取和潤滑的方式，很大程度上也決定了齒輪使用的壽命。大小齒輪安裝到球磨機對應位置上，后續就需要進行上油潤滑的工作。這是因為兩個嚙合的齒輪在運轉的過程中，不斷地摩擦會產生熱量，進一步也會對齒輪形成不可逆的損耗。這樣來看，在齒輪間涂抹潤滑油不光是為了冷卻因摩擦產生的溫度，還能夠有效減少摩擦，延緩齒輪磨損的速度。因此，就不得不提到對齒輪潤滑油的選取，這直接影響著齒輪壽命。但在球磨機實際投入使用的過程中，齒輪潤滑油的選用往往十分隨意，很多操作人員并沒有認真了解和選取不同參數的潤滑油，所選潤滑油可能并不適合對球磨機齒輪進行潤滑，甚至為了節約成本，而選用一些劣質的潤滑油。礦業球磨機一旦加入了并不適合機器本身的或者劣質的潤滑油，不光潤滑效果大打折扣，還會因為潤滑油成膜后的封閉度不夠，加速齒輪的磨損和對球磨機其他金屬部件的腐蝕。

2 防止礦業球磨機齒輪磨損的對策

2.1 嚴格齒輪生產加工標準提高齒輪硬度

針對礦業球磨機齒輪磨損的問題，應將重點放在提高齒輪生產加工的精度，以及生產齒輪用料的硬度提升上。眾所周知，物體表面越粗糙，接觸后的產生摩擦力也就越大。由此可知，當齒輪表面加工精度不夠，投入使用后就會快速磨損鈍化。加上目前我國在生產此類齒輪時多選用ZG45材料，因為這種材料的淬火難度高，故而在投入使用后，齒輪的耐磨情況與預期耐磨效果仍有一定的差距。因此，精細齒輪加工的工藝、把控齒輪加工的用料就顯得極為重要。

2.2 投入使用前做好齒輪的檢修工作

礦業球磨機在投入使用前，除了要對其他金屬元件進行檢查，還需要對齒輪進行更為細致的檢查工作。齒輪在投入使用后，其齒輪面的狀態是很容易被肉眼觀察出來的。這需要保養檢修人員的及時發現，從安裝齒輪進入球磨機的伊始就掌握大小兩個齒輪的狀況。在齒輪正式投入使用前排查所有在安裝時可能出現的漏洞，及時添加符合齒輪潤滑標準的潤滑油對球磨機和齒輪進行保護，以便更好地規避后期機器使用過程中，兩個齒輪可能會發生的問題。

2.3 科學合理地選用球磨機齒輪潤滑油

在球磨機運轉的過程中，離不開潤滑油的使用。這能對機器起到冷卻和潤滑的作用，最終直接影響了齒輪的磨損度。科學合理地選用球磨機齒輪潤滑油，是抑制齒輪磨損的重要手段之一。當前，各種形態、各種品牌的潤滑產品種類繁多，主要分為潤滑油、潤滑脂、固態潤滑劑三大類。潤滑脂和固態潤滑劑的與潤滑油相比具有黏附能力強、抗震性好、承載性強的優勢。但因在使用后成膜的邊界強度差，且流動性差，綜合來看還是潤滑油的優勢更為明顯。并且又因為潤滑油還具體分為機械油和齒輪油，其中齒輪油的粘度更高、油性更佳，油體含有的極性物質更多，齒輪在旋轉過程中更容易形成封閉性高的油膜。所以在球磨機齒輪潤滑工作中，最好還是選用專業的齒輪油，延長機器元件和齒輪的使用壽命，減少損耗、降低成本。

2.4 調整齒輪轉向減少齒輪磨損

前文提到了齒輪潤滑方式決定齒輪使用壽命，除此之外，就不得不提到另一個對齒輪壽命影響非常大的因素，那就是對球磨機齒輪轉向的要求。具體的齒輪角度以及轉向的問題如圖2所示。

圖2 球磨機齒輪在運行過程中具體角度及轉向示意圖

通過對圖1的分析，能夠基本掌握礦業球磨機大小齒輪在運轉過程中的具體角度以及單一齒輪的轉向，其中小齒輪布置角β和其轉向問題如圖所示。小齒輪的布置角多為20°左右，等同于齒輪壓力角。此時可得知小齒輪正壓力P1的方向垂直向上，這樣就使轉動軸承受垂直向下的壓力。這樣穩定的力度，對小齒輪軸承上的聯接螺栓和地腳螺栓的工作有幫助，使其運轉平穩。之后由于P1是垂直向上的，這就能夠減小球磨機傳動端主軸承的受力，從而進一步改善主軸承的磨損情況。此外，如果實際轉向與圖示相反，會直接導致螺栓松動斷裂。在實際安裝球磨機時，為了能夠節省空間，可以讓球磨機主軸承和轉動軸承位于同一平面，這樣就能夠便于小齒輪的更換，減少占地面積。

3 結束語

本文對礦業球磨機內部大小齒輪的磨損原因進行了初步的分析。并借用具體的用戶操作問題，以及相關示意圖為例，對延長齒輪使用壽命的對策進行了整理。在分析現有的幾種，延長大小齒輪使用壽命的方式方法之后。基本上可以概括出，人為操作對齒輪壽命有直接影響。除了各種方法用以保養齒輪，還應該盡量正規地操作礦業球磨機，最終達到減輕磨損情況，延長齒輪更換周期的目的。