浅析球磨机的齿轮磨损原因及对策

朱卫军

[摘要]在矿山、冶金、水泥等行业中球磨机的使用非常广泛，是磨矿系统的重要组成部分，有着非常大的应用前景。大齿轮作为球磨机的重要组成部件，尺寸大、加工周期长、安装困难，常会由于磨损的问题而致使其使用寿命较短。球磨机大齿轮磨损的影响因素有很多，以下就大齿轮磨损的原因进行分析，并提出相应的处理对策，做好球磨机大齿轮的安装、检修、维护工作，提高齿轮的运行效率与稳定性，延长大齿轮的使用寿命。

[关键词]球磨机；大齿轮；磨损；原因；对策

引言

球磨机的使用寿命多受大齿轮的使用寿命所影响，理论分析计算球磨机的大齿轮使用寿命在12年以上，但是实际应用中大齿轮的使用周期在5-8年左右，有的使用时间短的甚至不足4年就报废了，大齿轮的使用寿命短不仅对正常生产运行产生很大不良影响，还会造成维修、购买设备的成本增加，对企业造成极大的经济损失。诚然球磨机的工作环境恶劣，但是这并不是球磨机大齿轮使用寿命短的主要原因，大齿轮的磨损应从设计、制造、安装、使用、维护等各个方面入手来加以控制，尽量降低大齿轮的磨损程度，提高其使用寿命。

1.球磨机大齿轮磨损的状态及原因分析

1.1研磨磨损和磨料磨损

齿面在啮合传动的过程中会有两种运行状态，即滚动与滑动，当齿轮运行速度快速变化时如果润滑不到位或者接触面压力较大，就会造成金属接触现象，相互摩擦进而引起齿轮的研磨磨损，有以下两种情况：①摩擦表面存在凸起与凹陷，两部分在运行时相互嵌合，相对运动过程中，凸起部分会出现弹性变形，或被刮削产生脱落问题，进而造成疲劳性剥蚀；②如果接触压力相对较大，会产生固相焊合，在此过程中产生的磨损可表示为：摩擦表面产生滑动，粘着点扯开，接着再次粘着和扯开，导致摩擦表面遭到破坏，同时，进一步加剧齿轮磨损。

另外，硬质颗粒在摩擦的过程中也会引起一定程度的表面擦伤和表面的材料脱落，这种想象称为磨料磨损，磨损机理可归结为微观切削、挤压剥落、疲劳破坏。

1.2造成大齿轮磨损的原因主要有以下几点：

（1）齿轮硬度的影响

对于齿轮硬度的设计，国家有着明确的标准要求：大齿轮的硬度必须保证在HB300以上，小齿轮齿面的硬度必须在HRC45以上。但是在实际的生产过程中，齿轮的硬度往往难以达到标准规定的要求，而且有些企业为了缩短检修时间，消除内应力的加工工艺也会被取消，这样就对齿轮的硬度要求造成了很大的折扣，使得齿轮出现硬度不足的现象，进而造成磨损问题。

（2）润滑油的选用及保养不当

润滑油是球磨机齿轮正常运行的重要保障，并且润滑油具有降噪和减少磨损的作用。但是在实际的设备应用过程中，润滑油的作用并没有引起有关重视，选取润滑油的时候并没有根据球磨机的运行需要和润滑油的性能区别而做甄选，润滑油使用的非常草率，再加上润滑油的使用方式不正确，就很容易在机器运行时发生故障，一旦齿轮的润滑粘度不足，就很难形成油膜，从而致使齿轮的磨损情况加剧，影响了齿轮的使用寿命。有的企业甚至以废机油来代替润滑油，如此做法不仅达不到润滑作用，还会因为废机油中的水分和杂质使得齿轮的磨损更加厉害。因此选择恰当的润滑油以及正确的润滑方法对大齿轮的运行和使用寿命十分重要。

（3）齿轮端面的密封性不足

在球磨机设备的传动齿轮中，由于其设计尺寸较大，齿轮加工都会留有一定的余量，保障安装调试使用。目前我国大多数球磨机传动齿轮的加工方式都是端面加压加工，这种工艺加工必然有其优点，但是有一个非常明显的缺点就是齿轮的密封性不能很好的保障。在球磨机运行一段时间之后，端面的毛毡由于长时间受到挤压而失去弹性，致使毛毡处出现缝隙，一旦球磨机处于多粉尘的运行环境，粉尘和杂质就会进入缝隙，影响齿轮的润滑效果，造成齿轮的磨损现象。齿轮的密封性能的缺陷会导致齿轮磨损加剧，不仅影响齿轮的正常运行，给使用寿命带来极大负面影响，对设备的后期检修也会造成很大干扰。

2.降低球磨机大齿轮齿面磨损的方法对策

2.1优化大齿轮的设计制造，提高大齿轮的质量

（1）提升加工精度。在球磨机设备制作加工过程中要适当地提升齿轮的精度要求，目前我国国内的齿轮加工精度一般为级9-8-8DC和9-9-8DC，齿面的粗糙度为3.2微米，这种精度和粗糙度已经逐渐难以满足生产的发展，因此，可以采用适当的工艺和方法降低齿面的粗糙度，提高齿轮的加工精度，从而提升啮合准确度，改善润滑效果，降低齿轮的载荷。

（2）提高齿面硬度。由于我国齿轮的材料一直以ZG45材料为主，这种材料淬火难度大，所以齿面的硬度难以保证，如此除了需要提高齿轮的加工精度以外，还要使用新材料，提高齿轮的耐磨性以及接触强度，此外，在齿轮生产完成之后，可以在其表面进行硬化处理和时效处理消除内应力，提高齿面的硬度，提高齿轮的耐磨性。

（3）提高重迭系数。重迭系数为渐开线齿轮传动过程中的关键参数，重迭系数越大代表接触齿轮数量越多，运行越平稳，齿轮荷载相对较小，而且油膜厚度也会有所增加，有效提升了齿轮自身的承载水平。在中心距保持不变的情况下，减小齿轮模数可起到增加重迭系数的作用，从球磨机自身角度讲，提高重迭系数最为有效的措施为使用斜齿圆柱齿轮进行传动。

（4）准确调整滑动系数。磨损的起源主要为滑动，滑动系数是衡量传动的主要参数指标，可运用滑动系数对实际磨损量进行评估，对齿轮进行设计的过程中，应注意滑动系数不能超出许用值，并尽量使两个齿轮的滑动系数保持一致。在实际工作中，可运用角变位等措施对滑动系数实施调整，减小相对滑动时的速度，进而有效提升齿面抗磨性能。

（5）提高齿轮密封程度。保证齿轮的密封性是提高齿轮润滑度的重要手段，必须处理好齿轮进砂、浆的问题，优化齿轮罩结构，设置挡砂、浆功能，并且要改进衬板螺栓的密封结构，从源头上杜绝砂、浆泄漏。

2.2正确的安装检修与后期维护

细致的安装检修工作是保证大齿轮正常运行与减少磨损的重要环节，在齿轮的安装过程中要注意：保证大小齿轮的顶隙、跳动、接触等符合规定的要求，保证大小齿轮的啮合精度，安装时还要考虑球磨机负荷下工作挠度变形的影响，计算出进出料端的标高差、并保证运转时满足啮合精度，避免偏载；装配小齿轮时宜采用压入法，防止因热装使小齿轮退火、齿面硬度降低而过早磨损，使啮合精度下降而影响大齿轮，当小齿轮磨损到限后要及时进行更换，避免因啮合间隙过大导致冲击负荷，换小齿轮时可进行人工打磨或喷丸处理，以降低齿轮粗糙度；大齿轮磨损到限后，可根据磨损的情况进行修复再利用，这样能延长齿轮的使用寿命，节省材料费用支出，对于普通齿轮可采用大变位法修复，对于大变位齿轮可采用大压力角修复法。

定期巡检，日常维护工作对于齿轮运行也十分重要，如定期检查喷射系统的稳定性，齿轮啮合面的温度等，对于大齿轮每一到两年可用有机溶剂完全清洗系统，确保系统畅通灵活，适时清除残留在齿面的积垢，从而延長大齿轮的使用寿命。

2.3做好润滑工作

球磨机的润滑油的选择与润滑方式的选择要科学合理，选择润滑油的时候我们要注意润滑油的粘度和油性，目前我国常用的有润滑油、润滑脂、固体润滑剂，在球磨机的齿轮抗磨选择中选用润滑油的应用较多，润滑油包括齿轮油和机械油，齿轮油的粘度高、油性好，其中含有的极性物质较多，更容易在齿轮传动过程中形成油膜，因此齿轮油的应用范围也更加广泛：而润滑方式包括手工润滑、油池润滑、滴油润滑以及喷射润滑几种方式，与其他的润滑方式相比而言，油池润滑方式更加简易方便，要根据球磨机实际工作环境与状态选择合适的润滑方式。