球磨机齿轮副振动现象分析及技术改良

韦宏涛

摘 要：对金渠金矿选矿厂使用中的MQG2100*2200湿式格子型球磨机传动齿轮副在振动方面的原因进行了分析研究，并从安装方法、润滑方式、密封装置的选择及齿轮间隙的测量等方面提出措施进行改进，通过生产运行，可以看到传动齿轮副改进后的状况，明显得到了提高。

关键词：球磨机；齿轮传动；振动分析；改进

1 球磨机齿轮传动的特点与现状分析

1.1 传动特点

板型为湿式格子的MQG2100*2200型球磨机，是半开式单边的传动系统，在应用上使用直齿圆柱齿轮作为传动齿轮。电机经联轴器的传递采用动力减速机，减速机经降速增加扭矩后，联轴器通过小齿轮的传递，在经过齿轮副传给球磨机后，通过球磨机对矿物进行磨碎工作。机构中电动机的型号为：JR2-400S3-8，功率为：160KW，减速机型号为：ZD60，速比为：3.943，球磨机筒体转速为：23.8转/分，传动齿轮模数：m=18，最大装球量为：16吨，球磨机重量：47吨。这种齿轮副传动的具体特点表现为：大扭矩、大载荷、振动性强、周期性冲击等。

1.2 存在的问题

啮合齿轮在齿轮副传动机构中，是一个具有阻尼、弹簧和质量的振动系统。其外部因素所带动的激振力，可以使齿轮周向的（扭转）振动产生动载荷变化。一方面通过轴承座、轴承、传动轴等振动，轴向和径向振动，造成齿轮运转过程中啮合不好，使用寿命降低，降低齿轮的工作效率，加快轴瓦、电机、及联轴器等零件的磨损使用年限；另一方面联轴器在传递过程中，引起定子和电机转子的不同心，会引起电机烧毁。同时动载荷在轴承座、传动轴影响下，循环变应力弱不能改善，脚螺栓就会松动，重心转移会使轴承座发生断裂，影响正常运行中的球磨机工作，给企业带来严重的经济损失，综上所述对齿轮副运转中的振动问题研究，一定范围内控制振动，具有非常重要的意义。

2 分析振动成因

2.1 振动的概念

振动是以物理量的平均值为中心，在极小值与极大值间重复，不断变化。机械振动分为两种，一种是确定性的振动，另一种是随机的振动，都是指机械或者其结构在平衡出左右的弹性运动。振动产生的原因来源于外界对系统的影响（例如：激励作用），振动问题有很多种方法可以解决，但从理论分析与实验研究是解决振动的方法，二者之间相辅相成机械振动范畴中的齿轮副振动，本质产生的原因是安装齿轮和齿轮在运行时出现磨损和误差，从而导致其他零件产生故障，使齿轮的正常的啮合条件遭到破坏，产生一定的冲击，引起振动的产生。

2.2 产生的振动因素

2.2.1 齿轮的制造

齿轮和齿廓经球磨机传动后均为渐开式齿形，按照标准安装后，引起的缺陷主要有：偏心、齿形有误差以及齿与齿之间的间距有误差等。制造产生的缺陷使得齿轮副运行的过程中易导致故障。这些因素改变了生产，因此要求从购买时就要严格的、以国家标准作为依据进行验收。

2.2.2 齿轮安装

相关数据显示，啮合齿轮的顶隙、重合的程度以及模数等都会严重影响其运行性能，安装的时候，如果小齿轮和电动机的主轴之间的轴线的误差，大小齿轮轴线平行度的误差要控制在误差范围内，齿顶间隙与全齿宽的尺侧间隙不一样的，重合度差等因素都会影响齿轮的正常啮合，这就使得齿轮在运行中会有振动。

2.2.3 齿轮的润滑

一般情况下，球磨机在传动齿轮副时，人工进行加油润滑。操作人员会在规定的时间向油槽添加润滑油，油槽一般设在齿轮副的啮合区正上方的齿轮罩，在油槽的正下方设有润滑油通道，润滑油经过此通道到达齿轮的啮合区，从而使得齿轮副被润滑。这样的润滑方式有以下弊端：

（1）注入的油量不够，会阻碍啮合面上面油膜的形成，会导致干摩擦。

（2）加油的工具容易吸附空气中的小颗粒和漂浮物，注油通道也存在缝隙，也容易吸附空气中的小颗粒和漂浮物，从而导致齿轮副润滑油不够。

（3）一般是在齿轮离开啮合区的那个点加润滑油，齿轮要在运行一圈后，将润滑油带到啮合区，由于离心力的存在，使得很多润滑油在这个过程中掉入齿轮罩的下面，经过振动掉在齿轮副上，如此反复，油膜很难形成，便会造成干摩擦。

上述原因会引起齿轮润滑程度不好，加快磨损，产生振动。

2.2.4 齿轮的齿侧间隙

安装齿轮时，齿侧间隙一般有一个标准，若大于这个标准，齿轮运行时便会产生振动，若前面的齿还没有完全脱离，而后的齿又未到达那个齿合的位置，这就使得前齿主动轮会滑过从动轮的齿廓，从动轮便会减速；若突然间，从动轮速冻加快，那时后齿轮刚好进入，也会造成齿轮的振动。齿侧之间的间隙加大会阻碍齿面的流体润滑的形成，也会使得齿面快速磨损。

2.2.5 密封方面

该球磨机齿轮副为半开式齿轮传动系统，只有简单的防护罩，工作环境较差。工作现场空气中含有大量的漂浮物和小颗粒，这些漂浮物和小颗粒极易进入齿轮的工作表面而引起磨粒磨损，特别是当球磨机出料端联接螺栓出现松动时，漏出的矿浆就会随着球磨机的旋转而进入啮合区，引起齿轮副产生磨粒磨损，加速齿面磨损。齿面磨损使齿厚减薄，齿侧间隙增加，引起齿轮振动。

3 改进措施

3.1 在购买设备时严格按照有关标准验收，杜绝不合格产品的流入。

3.2 严格按球磨机安装和检修标准进行安装和检修，保证球磨机各部件之间满足安装要求，特别是电机主轴和小齿轮的轴线之间的同轴度，小齿轮轴线和大齿轮轴线之间的平行度以及齿侧间隙和齿顶间隙，都要精确安装调试。

3.3 对润滑装置进行改进，将齿轮润滑方式改为自动喷油润滑，保证润滑油的充分供给，避免形成干摩檫，都要精确安装调试。

3.4 对齿轮护罩进行改造，将齿轮护罩由半开式改为封闭式，减少进入齿轮副啮合面的漂浮物和小颗粒数量，同时改进球磨机衬板螺栓的密封结构，杜绝球磨机漏浆现象的发生，减少磨粒磨损现象的发生。

3.5 加强设备日常点检、润滑及维修工作。定期测量传动齿轮副之间的相关尺寸，当误差超出允许范围时，及时进行纠正。将电机轴与减速机输入轴、减速机输出轴与小齿轮轴之间的同轴度，小齿轮轴和大齿轮轴之间的平行度，齿侧间隙和齿顶间隙控制在误差允许范围内，最大限度地消除引起震动的因素。

4 结束语

引起齿轮振动的原因很多，只有根据运行中的故障现象，准确判断齿轮振动的原因，采取正确的改进方法，才能将齿轮的振动控制在允许的范围内，提高设备运行的安全性、可靠性。

参考文献

[1]张义民.振动问题及其解决方法[J].机械振动，2007，3（1）.