球磨機(jī)齒輪副振動現(xiàn)象分析及技術(shù)改良

　　1 球磨機(jī)齒輪傳動特點及問題的提出
　　(1)傳動特點
　　本文研究的2700X3600型球磨機(jī)為濕式格子板形，其傳動系統(tǒng)為半開式單邊傳動，傳動齒輪為直齒圓柱齒輪。 

　　動力由電動機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器傳遞給小齒輪，再經(jīng)齒輪副傳給固定在 球磨機(jī)出料端的大齒圈上，從而帶動球磨機(jī)轉(zhuǎn)動來完成物料的粉磨工作。機(jī)構(gòu)中電動機(jī)型號為TDM400—32，功率為400kW，轉(zhuǎn)速為187r/rain。該齒輪副傳動表現(xiàn)為大載荷\大扭矩、周期性沖擊、振動性強(qiáng)等特點。

　　(2)問題的提出
　　在齒輪副傳動機(jī)構(gòu)中，一對嚙合齒輪可以看作一個具有質(zhì)量、彈簧和阻尼的振動系統(tǒng)。由于外部原因引起的激振力使齒輪產(chǎn)生周向的(扭轉(zhuǎn))振動，產(chǎn)生動載荷。振動一方面通過傳動軸、軸承以及軸承座等，引起徑向和軸向的振動，造成大、小齒輪嚙合不好，大、小齒輪使用壽命降低，同時使聯(lián)軸器及電機(jī)軸瓦等零件的磨損加快，降低其壽命；另一方面通過聯(lián)軸器傳給電機(jī)軸，引起電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子不同心，嚴(yán)重時發(fā)生電機(jī)被燒事故。傳動軸、軸承座在動載荷的影響下，受到循環(huán)變應(yīng)力的作用，如果得不到改善，軸承座地腳螺栓會發(fā)生松動，甚至使軸承座在應(yīng)力集中最大處發(fā)生疲勞斷裂，嚴(yán)重影響球磨機(jī)的正常運行，給企業(yè)造成很大經(jīng)濟(jì)損失。因此，對齒輪副的振動問題進(jìn)行研究，將振動控制在允許的范圍內(nèi)，具有重要的現(xiàn)實意義。 

　　2 振動原因分析
　　2.1 振動問題簡介
　　所謂振動，廣義的講是指一個物理量在它的平均值附近不停地經(jīng)過極大值和極小值而往復(fù)變化。機(jī)械振動則是指機(jī)械或結(jié)構(gòu)在它的平衡位置附近的往復(fù)彈性運動，可分為確定性振動和隨機(jī)振動，產(chǎn)生振動的原因主要是由于外界對系統(tǒng)運動狀態(tài)的影響，也就是外界對系統(tǒng)的激勵和作用，解決振動問題的方法很多，但不外乎是理論分析方法和實驗研究的方法，兩者是相輔相成的。 　

　　本文研究的齒輪副振動屬于機(jī)械振動，齒輪副振動產(chǎn)生的根本原因是由于齒輪的磨損、安裝、制造誤差以及其他部件的故障等使齒輪的正確嚙合條件遭到破壞，從而產(chǎn)生沖擊，引起振動。 

　　2.2振動原因分析
　　(1)制造方面
　　球磨機(jī)傳動齒輪齒廓為漸開線齒形，標(biāo)準(zhǔn)安裝，制造產(chǎn)生的主要缺陷有：偏心、齒距誤差和齒形誤差等。這些缺陷使齒輪副在運行過程中很容易引發(fā)其他故障，但由于這些因素都是在出廠之前就確定的，不能更改，所以只能在購買時按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格驗收。 

　　(2)安裝方面
　　根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)可知，嚙合齒輪的重合度、頂隙和側(cè)隙、模數(shù)等對齒輪的工作性能有重要影響，而在安裝過程中，電動機(jī)主軸和小齒輪的軸線之間的同軸度誤差，小齒輪軸線和大齒輪軸線之間的平行度誤差超出誤差范圍，齒側(cè)間隙和齒頂間隙在全齒寬上不相等，重合度變小等，都對輪齒的正確嚙合產(chǎn)生影響，在運行中產(chǎn)生沖擊和振動。

　　(3)潤滑方面
　　該球磨機(jī)傳動齒輪副采用人工定期加油的潤滑方式。在齒輪副嚙合區(qū)的正上方齒輪護(hù)罩部位開有一個開口向上的油槽，在油槽的底部開有一個供潤滑油通過的縫隙，運行人員定期地填加潤滑油，潤滑油通過縫隙中間的棉紗滴到齒輪嚙合區(qū)，來完成齒輪副的潤滑任務(wù)。這種潤滑方式容易出現(xiàn)以下問題：①注油不充分，在齒輪副嚙合面之間不能形成油膜，從而形成干摩擦o②空氣中大量的漂浮物和小顆粒，附在棉紗上堵塞加油縫隙，引起齒輪副缺油的現(xiàn)象。③由于潤滑油是滴在齒輪脫離嚙合區(qū)的點處，齒輪旋轉(zhuǎn)一周后才能將油帶人嚙合區(qū)，大部分潤滑油在離心力的作用下被甩到齒輪護(hù)罩底部，在振動后滴到齒輪副上，又被甩向齒輪罩上，最后落到齒輪護(hù)罩底部，難以形成油膜，形成千摩擦。以上原因?qū)е螺嘄X潤滑不良，磨損加快，引起振動。

　　(4)齒側(cè)間隙方面
　　當(dāng)齒側(cè)間隙大于標(biāo)準(zhǔn)安裝位置時，也會引起齒輪的振動，當(dāng)前一對齒即將脫離時，后一對齒還沒有進(jìn)入到正確嚙合位置，因此前一對齒主動輪的齒尖在從動輪的齒廓上滑過，從動輪做減速運動；當(dāng)后一對輪齒進(jìn)入嚙合時，從動輪突然加速，產(chǎn)生沖擊，引起齒輪振動。齒側(cè)間隙的加大還能導(dǎo)致齒面間不能上，形成彈性流體潤滑，也能加速齒面磨損。 

　　(5)密封方面
　　該 球磨機(jī)齒輪副為半開式齒輪傳動系統(tǒng)，只有簡單的防護(hù)罩，工作環(huán)境較差。工作現(xiàn)場空氣中含有大量的漂浮物和小顆粒，這些漂浮物和小顆粒極易進(jìn)入輪齒的工作表面而引起磨粒磨損，特別是當(dāng)球磨機(jī)出料端聯(lián)接螺栓出現(xiàn)松動時，漏出的礦漿就會隨著球磨機(jī)的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)入嚙合區(qū)，引起齒輪副產(chǎn)生磨粒磨損，加速齒面磨損。齒面磨損使齒厚減薄，齒側(cè)間隙增加，引起齒輪振動。

　　3 改進(jìn)措施
　　針對以上問題分析，采取如下改進(jìn)措施：
　　(1)在購買設(shè)備時嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)驗收，杜絕不合格產(chǎn)品的流入。 

　　(2)嚴(yán)格按球磨機(jī)安裝和檢修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝和檢修，保證球磨機(jī)各部件之間滿足安裝要求，特別是電機(jī)主軸和小齒輪的軸線之間的同軸度，小齒輪軸線和大齒輪軸線之間的平行度以及齒側(cè)間隙和齒頂間隙，都要精確安裝調(diào)試。 

　　(3)對潤滑裝置進(jìn)行改進(jìn)，將齒輪潤滑方式改為自動噴油潤滑，保證潤滑油的充分供給，避免形成干摩擦，防止輪齒磨損過快。 

　　(4)對齒輪護(hù)罩進(jìn)行改造，將齒輪護(hù)罩由半開式改為封閉式，減少進(jìn)人齒輪副嚙合面的漂浮物和小顆粒數(shù)量，同時改進(jìn)球磨機(jī)襯板螺栓的密封結(jié)構(gòu)，杜絕球磨機(jī)漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，減少磨粒磨損現(xiàn)象的發(fā)生。 

　　(5)加強(qiáng)設(shè)備日常點檢、潤滑及維修工作。定期測量傳動齒輪副之間的相關(guān)尺寸，當(dāng)誤差超出允許范圍時，及時進(jìn)行糾正。將電機(jī)軸和小齒輪軸之間的同軸度，小齒輪軸和大齒輪軸之間的平行度，齒側(cè)間隙和齒頂間隙控制在誤差允許范圍內(nèi)，最大限度地消除引起振動的因素。 

　　4 結(jié)語
　　引起齒輪振動的原因很多，只有根據(jù)運行中的故障現(xiàn)象，準(zhǔn)確判斷齒輪振動的原因，采取正確的改進(jìn)方法，才能將齒輪的振動控制在允許的范圍內(nèi)，提高設(shè)備運行的安全性、穩(wěn)定性。