球磨機(jī)開式傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)改造探究

張發(fā)貴，張開林，王慶龍

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司設(shè)備能源部，云南文山 663701）

0 引言

球磨機(jī)是物料被初碎之后，再進(jìn)行細(xì)磨粉碎的關(guān)鍵設(shè)備，當(dāng)前廣泛應(yīng)用于各類礦山、化工、建筑及冶金企業(yè)。云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）有3個(gè)內(nèi)部選礦車間和3個(gè)外委選礦車間，具備年360萬(wàn)t原礦采選能力，選礦車間總共有大小球磨機(jī)20多臺(tái)/套。其中，銅街選礦車間共有5臺(tái)/套球磨機(jī)，一段磨為椎2100 mm×3000 mm格子型球磨機(jī)。球磨機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)全部采用齒輪邊緣傳動(dòng)，齒輪直徑大、經(jīng)久耐用。傳動(dòng)齒輪副的造價(jià)約占整個(gè)球磨機(jī)造價(jià)的10豫～15豫，潤(rùn)滑是保證正常使用的前提，所以，良好的潤(rùn)滑對(duì)于延長(zhǎng)傳動(dòng)齒輪副使用壽命、提高球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率、降低維修費(fèi)用，均具有重要意義。

1 問題的提出

公司各選礦車間球磨機(jī)的開式傳動(dòng)齒輪，在2016年4月以前全部采用人工加注潤(rùn)滑脂，所用潤(rùn)滑脂為二硫化鉬鋰基脂。人工加注的缺點(diǎn)有：淤潤(rùn)滑脂選用不當(dāng)，人工間歇式加注，不能保證開式齒輪齒面的潤(rùn)滑效果；于加注間隔時(shí)間得不到保障，不能保證潤(rùn)滑脂均勻的散布，設(shè)備磨損快，使用壽命縮短，生產(chǎn)成本提高；盂潤(rùn)滑脂飛濺嚴(yán)重，造成油脂浪費(fèi)，影響環(huán)境衛(wèi)生及設(shè)備衛(wèi)生達(dá)標(biāo)，還不易形成潤(rùn)滑油膜，導(dǎo)致干摩擦；榆加注時(shí)設(shè)備在旋轉(zhuǎn)，對(duì)潤(rùn)滑管理人員存在極大的安全隱患；虞大小齒輪更換周期短，大齒輪每年進(jìn)行翻面，2 a進(jìn)行更換，小齒輪每3～4個(gè)月進(jìn)行一次更換，維修成本高、生產(chǎn)影響大。

針對(duì)以上不足，提出了對(duì)球磨機(jī)開式傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行改造的措施。

2 解決方案

為了保證球磨機(jī)開式齒輪的良好潤(rùn)滑，降低球磨機(jī)使用成本、延長(zhǎng)球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期，公司通過調(diào)研、考察和綜合分析，于2016年4月對(duì)銅街選礦車間椎2100 mm×3000 mm格子型球磨機(jī)進(jìn)行開式齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)的試點(diǎn)改造。主要是在球磨機(jī)上安裝1套南京貝奇爾機(jī)械有限公司的OGS111—411D32Y1型開式齒輪全自動(dòng)噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)裝置。通過試點(diǎn)改造，也為公司其他選礦車間同類設(shè)備的潤(rùn)滑尋找可行的方案。

2.1 OGS111—411D32Y1型全自動(dòng)噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)介

OGS111—411D32Y1型全自動(dòng)噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)已經(jīng)廣泛用于選礦設(shè)備大型開式齒輪副的潤(rùn)滑冷卻，可有效延長(zhǎng)大型、重載開式齒輪副的使用壽命，減少因設(shè)備故障停機(jī)導(dǎo)致的損失，降低維修費(fèi)用。該系統(tǒng)對(duì)齒輪可潤(rùn)滑寬度為（50～1060）mm，周期性穩(wěn)定的噴油為齒輪提供了持久可靠的油膜，程控器可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置多種滑潤(rùn)周期，能對(duì)故障進(jìn)行監(jiān)控，“后吹”功能有效防止了噴嘴堵塞。系統(tǒng)還配有加熱器，可以對(duì)滑潤(rùn)劑進(jìn)行加熱。

試點(diǎn)選用的是單線開式齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)，主要由空壓站、氣動(dòng)桶泵系統(tǒng)、程控器和噴槍等組成：空壓站提供動(dòng)力源，氣動(dòng)桶泵負(fù)責(zé)油脂的輸送和揚(yáng)送，程控器用于檢測(cè)供氣、供脂系統(tǒng)的控制和系統(tǒng)，噴槍用于噴射油脂（圖1）。

2.2 系統(tǒng)工作原理

潤(rùn)滑系統(tǒng)由供脂和供油2部分組成。系統(tǒng)工作時(shí)，壓縮空氣分成2路：一路為油泵提供動(dòng)力，另一路直接到達(dá)噴嘴板，噴嘴板根據(jù)被潤(rùn)滑齒輪面的寬度安裝多個(gè)噴頭。由程控器的計(jì)時(shí)器進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，泵和噴嘴進(jìn)氣閥電磁閥打開，氣動(dòng)泵利用經(jīng)氣動(dòng)三聯(lián)元件處理后壓縮空氣進(jìn)行工作，潤(rùn)滑油由泵的出油口輸出，流經(jīng)過濾器后到達(dá)單線分配器，并推動(dòng)分配器內(nèi)活塞移動(dòng)，活塞移動(dòng)過程中將潤(rùn)滑油壓至噴嘴處。此時(shí)，潤(rùn)滑油將與到達(dá)此處的另一路氣源匯合，氣源將噴嘴處潤(rùn)滑油打碎成霧狀并均勻地附在齒輪表面形成油膜，使齒輪潤(rùn)滑狀態(tài)良好。在管路發(fā)生堵塞、油桶低液位或氣壓過低時(shí)，程控器將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。潤(rùn)滑工作結(jié)束后，程控器將控制油泵和空壓機(jī)停止工作，進(jìn)入潤(rùn)滑間隔期，節(jié)約能源。潤(rùn)滑間隔期完成后，系統(tǒng)將自動(dòng)開始進(jìn)行下一次潤(rùn)滑過程，依次循環(huán)（圖2）。

圖1 單線開式齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 技術(shù)參數(shù)（表1）

2.4 系統(tǒng)檢測(cè)

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可通過觀察安裝于分配器上運(yùn)動(dòng)指示桿在一個(gè)工作循環(huán)過程中的動(dòng)作情況加以判斷是否正常。正常情況下，一個(gè)工作循環(huán)過程中指示桿將各伸縮一次，如果發(fā)現(xiàn)在工作循環(huán)過程中指示桿不動(dòng)，說明該指示桿對(duì)應(yīng)的出油口異常，必須及時(shí)進(jìn)行檢查，看潤(rùn)滑點(diǎn)部位是否堵塞、指示桿是否失效，直至把故障排除。也可以通過在分配器上安裝循環(huán)開關(guān)檢測(cè)循環(huán)次數(shù)及所處狀態(tài)，并通過供氣系統(tǒng)的進(jìn)口上安裝的壓力表檢測(cè)進(jìn)氣壓力進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)。

圖2 單線開式齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理

表1 OGS111—411D32Y1型噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

2.5 開式傳動(dòng)齒輪對(duì)潤(rùn)滑油的要求及選用

開式傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑要求潤(rùn)滑油能滿足暴露條件下運(yùn)轉(zhuǎn)潤(rùn)滑的要求，并能保證開式齒輪正常運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命。開式傳動(dòng)齒輪多處在低速、重載和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，因此，對(duì)用于開式傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑的潤(rùn)滑油需滿足以下要求：淤有足夠的黏度以獲得良好的油膜形成能力，最小油膜厚度越大、油膜比厚值隨之上升，齒輪的潤(rùn)滑狀態(tài)也就越好；于良好的粘附性以保持其在齒輪摩擦表面不易甩脫；盂良好的減摩、抗磨、抗點(diǎn)蝕、抗極壓性以保護(hù)齒面不發(fā)生磨蝕；榆良好的物理、化學(xué)穩(wěn)定性（壽命長(zhǎng)、損耗小、不易變質(zhì)）；虞良好的防銹性、抗水性和抗污染能力；愚良好的安全性能，對(duì)環(huán)境及操作人員沒有危害，便于操作使用及維護(hù)。

對(duì)公司球磨機(jī)開式傳動(dòng)齒輪的工況特點(diǎn)和載荷情況進(jìn)行分析，潤(rùn)滑油可以選用BIJUR DELION開式齒輪專用潤(rùn)滑油和680#工業(yè)閉式齒輪油。兩類油品比較見表2。

表2 BIJUR DELION開式齒輪專用潤(rùn)滑油與680#工業(yè)閉式齒輪油比較

通過對(duì)比分析，選用南京貝奇爾機(jī)械有限公司的BIJUR DELION開式齒輪專用潤(rùn)滑油作為球磨機(jī)開式傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑油，該種潤(rùn)滑油可以滿足開式齒輪對(duì)極壓性、粘附性、抗水性、消耗量等的要求。

2.6 球磨機(jī)安裝噴槍噴板位置的確定

噴槍噴板的位置及角度對(duì)噴油效果至關(guān)重要，要保證噴嘴噴出的潤(rùn)滑油能全部或大部分噴在輪齒的嚙合面上（圖3）。因齒輪罩下部有人工加油和觀察孔，所以將噴板安裝在齒輪罩的上部。

3 潤(rùn)滑系統(tǒng)改造后使用效果

經(jīng)過兩年多的試用，采用自動(dòng)噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)椎2100 mm×3000 mm格子型球磨機(jī)開式傳動(dòng)齒輪實(shí)施潤(rùn)滑，通過定時(shí)、定點(diǎn)、定量間歇性噴油，齒輪副兩摩擦面之間形成良好的油膜，完全滿足了大小齒輪的潤(rùn)滑要求。通過試點(diǎn)改造，取得一系列的良好效果。

（1）延長(zhǎng)了維修周期。改造前，大齒輪一年進(jìn)行翻面使用，2年進(jìn)行更換，小齒輪3～4個(gè)月進(jìn)行更換。改造之后，大齒輪預(yù)計(jì)兩年多翻面使用，4～5年進(jìn)行更換，小齒輪預(yù)計(jì)1～2年進(jìn)行更換，提高了設(shè)備效能及產(chǎn)能。球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率由改造前的86豫提高至98豫。

（2）保障了齒面油膜的均勻性和連續(xù)性，還能及時(shí)清除廢油、礦物顆粒、鐵屑等雜物，保證了設(shè)備周圍的環(huán)境衛(wèi)生，使設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)了50豫以上。

（3）降低消耗，減少成本。改造前，每周加注二硫化鉬鋰基脂 3 次，每次加注（3～4）kg，平均每天消耗 1.7 kg，改造后，110 d加注了BIJUR DELION開式齒輪專用潤(rùn)滑油90 kg，平均每天消耗量在0.8 kg，潤(rùn)滑油的用量比改造前節(jié)油50豫以上。更換1套小齒輪費(fèi)用約8000人民幣元，更換1套大齒輪費(fèi)用約25 000人民幣元，每年在試點(diǎn)改造的球磨機(jī)上節(jié)省大、小齒輪的更換費(fèi)用約45 000人民幣元。公司有20多臺(tái)/套球磨機(jī)，如果全部實(shí)施改造，每年可節(jié)省更換大、小齒輪的費(fèi)用90多萬(wàn)元人民幣。如果再加上停機(jī)維修對(duì)生產(chǎn)造成的影響，自動(dòng)噴油潤(rùn)滑改造項(xiàng)目對(duì)節(jié)約成本、經(jīng)濟(jì)效益提高明顯。

（4）可以有效改善作業(yè)環(huán)境，避免油污對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備造成的環(huán)境影響。

圖3 齒輪副自動(dòng)潤(rùn)滑噴嘴示意

4 結(jié)論

通過對(duì)椎2100 mm×3000 mm的格子型球磨機(jī)開式傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)的試點(diǎn)改造，改善了齒輪潤(rùn)滑條件，降低了潤(rùn)滑油料和大、小齒輪備件消耗，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，對(duì)減少成本、改善工作環(huán)境和設(shè)備衛(wèi)生條件具有明顯成效。該項(xiàng)技術(shù)通過可編程控制器控制，實(shí)現(xiàn)開式齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)化控制過程。通過對(duì)系統(tǒng)潤(rùn)滑情況的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)信息其進(jìn)行傳輸，為球磨機(jī)開式齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息化管理找到了一個(gè)切入口。該潤(rùn)滑系統(tǒng)安全可靠、適用，具有廣泛的應(yīng)用前景。