矿业球磨机齿轮磨损的原因及对策分析

王 正

（哈密博伦矿业有限责任公司，新疆 哈密 839000）

球磨机作为广泛运用于矿业、冶金业以及生产水泥的磨矿设备，以其实用性而著称。但也因机械构造简单，身为其内部主要部件的齿轮就经常性受到关注。一般来说齿轮的寿命介于6到10年之间，只要是齿轮在机器内工作，就会不可避免的发生磨损。因此，怎样令机器在运转过程中，于同样的运转时间内很大程度上减少齿轮面的磨损，就成了需要探讨的问题。再依据这些问题，提出更为实用的解决方案。

1 矿业球磨机在使用过程中齿轮磨损的原因

矿业球磨机在使用过程中，齿轮会出现一定的磨损情况，这属于正常现象。但在短时间内产生严重的磨损，往往是因为人为操作的问题，和机器本身运行中快速损耗所产生的不可逆情况所决定的。加上球磨机本身的机械结构较为简单，导致制造成本相对低廉，所以对安装精度要求也不高。图1为球磨机外观示意图。

图1 球磨机外观示意图

尽管这样，矿业磨球机的损耗和维修成本却居高不下，这主要因为当中的大小齿轮使用寿命很短。以之前的维修经验来看，每过两个球磨机的大修周期，就要更换一次大小齿轮。

本文将对几个主要影响球磨机使用寿命的原因进行分析，并提出对策方案。

1.1 材质硬度影响齿轮寿命

球磨机齿轮材质的硬度，和生产齿轮的材质息息相关。依据国家制定的标准，矿业球磨机的大齿轮硬度标准必须保持在Hb300以上，小齿轮的标准则在HRC45以上。也就是说，如果是按照国家规定标准生产的齿轮，是完全可以坚持到下一个维修周期的。但就目前球磨机齿轮的检修和更换速度来看，许多厂家生产的大小齿轮硬度均处于标准之下。而且在使用者实际使用球磨机的过程中，往往会为了能够做到快速、省时的检修机器齿轮。不会在机器使用初期和更换大小齿轮前对齿轮进行内部应力的相关处理工作[1]。这样低于标准硬度、后续使用处理工序也并不得当的齿轮，自然并不具备较长的使用寿命。

1.2 球磨机齿轮面密封性不强

除了齿轮在生产过程中所运用的材质，直接决定了齿轮的使用寿命外。当每个齿轮运转时相契合的断面，密封性不够好的时候，会直接导致球磨机的大齿轮面发生严重磨损。这是因为在对球磨机大齿轮进行设计时，一般都会提前预留一些余量，以便于后期投入使用前能够更好的安装调试。并且如果参照国家制定的相关标准来看，大齿轮的各齿轮面是允许出现一定程度的数值误差的[2]。结合分析现有的齿轮加工技术，能够发现大多数齿轮加工时，会选用端面加压工艺，该工艺本身是具有明显优势的。用端面加压工艺生产的齿轮，在投入使用初期可以保证齿轮面密封性。但是随着球磨机运行使用一段时间以后，内部齿轮端面的自带毛毡，就会因为受到挤压造成弹性减弱，最终导致齿轮逐渐失去原有的密封性。随着毛毡失效密封性减弱，齿轮间的缝隙就会增大，加之矿业球磨机运转过程中难免会出现粉尘和其他杂质，这些粉尘和杂质一旦进入到齿轮因密封性不好而产生的缝隙当中，就会产生更为严重的磨损，直接影响齿轮的寿命，还会伤害机器，为后续的检修和保养工作带来了困难。

1.3 齿轮润滑油的选用影响齿轮寿命

润滑油的选取和润滑的方式，很大程度上也决定了齿轮使用的寿命。大小齿轮安装到球磨机对应位置上，后续就需要进行上油润滑的工作。这是因为两个啮合的齿轮在运转的过程中，不断地摩擦会产生热量，进一步也会对齿轮形成不可逆的损耗。这样来看，在齿轮间涂抹润滑油不光是为了冷却因摩擦产生的温度，还能够有效减少摩擦，延缓齿轮磨损的速度。因此，就不得不提到对齿轮润滑油的选取，这直接影响着齿轮寿命。但在球磨机实际投入使用的过程中，齿轮润滑油的选用往往十分随意，很多操作人员并没有认真了解和选取不同参数的润滑油，所选润滑油可能并不适合对球磨机齿轮进行润滑，甚至为了节约成本，而选用一些劣质的润滑油。矿业球磨机一旦加入了并不适合机器本身的或者劣质的润滑油，不光润滑效果大打折扣，还会因为润滑油成膜后的封闭度不够，加速齿轮的磨损和对球磨机其他金属部件的腐蚀。

2 防止矿业球磨机齿轮磨损的对策

2.1 严格齿轮生产加工标准提高齿轮硬度

针对矿业球磨机齿轮磨损的问题，应将重点放在提高齿轮生产加工的精度，以及生产齿轮用料的硬度提升上。众所周知，物体表面越粗糙，接触后的产生摩擦力也就越大。由此可知，当齿轮表面加工精度不够，投入使用后就会快速磨损钝化。加上目前我国在生产此类齿轮时多选用ZG45材料，因为这种材料的淬火难度高，故而在投入使用后，齿轮的耐磨情况与预期耐磨效果仍有一定的差距。因此，精细齿轮加工的工艺、把控齿轮加工的用料就显得极为重要。

2.2 投入使用前做好齿轮的检修工作

矿业球磨机在投入使用前，除了要对其他金属元件进行检查，还需要对齿轮进行更为细致的检查工作。齿轮在投入使用后，其齿轮面的状态是很容易被肉眼观察出来的。这需要保养检修人员的及时发现，从安装齿轮进入球磨机的伊始就掌握大小两个齿轮的状况。在齿轮正式投入使用前排查所有在安装时可能出现的漏洞，及时添加符合齿轮润滑标准的润滑油对球磨机和齿轮进行保护，以便更好地规避后期机器使用过程中，两个齿轮可能会发生的问题。

2.3 科学合理地选用球磨机齿轮润滑油

在球磨机运转的过程中，离不开润滑油的使用。这能对机器起到冷却和润滑的作用，最终直接影响了齿轮的磨损度。科学合理地选用球磨机齿轮润滑油，是抑制齿轮磨损的重要手段之一。当前，各种形态、各种品牌的润滑产品种类繁多，主要分为润滑油、润滑脂、固态润滑剂三大类。润滑脂和固态润滑剂的与润滑油相比具有黏附能力强、抗震性好、承载性强的优势。但因在使用后成膜的边界强度差，且流动性差，综合来看还是润滑油的优势更为明显。并且又因为润滑油还具体分为机械油和齿轮油，其中齿轮油的粘度更高、油性更佳，油体含有的极性物质更多，齿轮在旋转过程中更容易形成封闭性高的油膜。所以在球磨机齿轮润滑工作中，最好还是选用专业的齿轮油，延长机器元件和齿轮的使用寿命，减少损耗、降低成本。

2.4 调整齿轮转向减少齿轮磨损

前文提到了齿轮润滑方式决定齿轮使用寿命，除此之外，就不得不提到另一个对齿轮寿命影响非常大的因素，那就是对球磨机齿轮转向的要求。具体的齿轮角度以及转向的问题如图2所示。

图2 球磨机齿轮在运行过程中具体角度及转向示意图

通过对图1的分析，能够基本掌握矿业球磨机大小齿轮在运转过程中的具体角度以及单一齿轮的转向，其中小齿轮布置角β和其转向问题如图所示。小齿轮的布置角多为20°左右，等同于齿轮压力角。此时可得知小齿轮正压力P1的方向垂直向上，这样就使转动轴承受垂直向下的压力。这样稳定的力度，对小齿轮轴承上的联接螺栓和地脚螺栓的工作有帮助，使其运转平稳。之后由于P1是垂直向上的，这就能够减小球磨机传动端主轴承的受力，从而进一步改善主轴承的磨损情况。此外，如果实际转向与图示相反，会直接导致螺栓松动断裂。在实际安装球磨机时，为了能够节省空间，可以让球磨机主轴承和转动轴承位于同一平面，这样就能够便于小齿轮的更换，减少占地面积。

3 结束语

本文对矿业球磨机内部大小齿轮的磨损原因进行了初步的分析。并借用具体的用户操作问题，以及相关示意图为例，对延长齿轮使用寿命的对策进行了整理。在分析现有的几种，延长大小齿轮使用寿命的方式方法之后。基本上可以概括出，人为操作对齿轮寿命有直接影响。除了各种方法用以保养齿轮，还应该尽量正规地操作矿业球磨机，最终达到减轻磨损情况，延长齿轮更换周期的目的。