礦業(yè)球磨機(jī)齒輪磨損的原因及對策分析

王 正

（哈密博倫礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 哈密 839000）

球磨機(jī)作為廣泛運(yùn)用于礦業(yè)、冶金業(yè)以及生產(chǎn)水泥的磨礦設(shè)備，以其實(shí)用性而著稱。但也因機(jī)械構(gòu)造簡單，身為其內(nèi)部主要部件的齒輪就經(jīng)常性受到關(guān)注。一般來說齒輪的壽命介于6到10年之間，只要是齒輪在機(jī)器內(nèi)工作，就會不可避免的發(fā)生磨損。因此，怎樣令機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，于同樣的運(yùn)轉(zhuǎn)時間內(nèi)很大程度上減少齒輪面的磨損，就成了需要探討的問題。再依據(jù)這些問題，提出更為實(shí)用的解決方案。

1 礦業(yè)球磨機(jī)在使用過程中齒輪磨損的原因

礦業(yè)球磨機(jī)在使用過程中，齒輪會出現(xiàn)一定的磨損情況，這屬于正?，F(xiàn)象。但在短時間內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，往往是因?yàn)槿藶椴僮鞯膯栴}，和機(jī)器本身運(yùn)行中快速損耗所產(chǎn)生的不可逆情況所決定的。加上球磨機(jī)本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡單，導(dǎo)致制造成本相對低廉，所以對安裝精度要求也不高。圖1為球磨機(jī)外觀示意圖。

圖1 球磨機(jī)外觀示意圖

盡管這樣，礦業(yè)磨球機(jī)的損耗和維修成本卻居高不下，這主要因?yàn)楫?dāng)中的大小齒輪使用壽命很短。以之前的維修經(jīng)驗(yàn)來看，每過兩個球磨機(jī)的大修周期，就要更換一次大小齒輪。

本文將對幾個主要影響球磨機(jī)使用壽命的原因進(jìn)行分析，并提出對策方案。

1.1 材質(zhì)硬度影響齒輪壽命

球磨機(jī)齒輪材質(zhì)的硬度，和生產(chǎn)齒輪的材質(zhì)息息相關(guān)。依據(jù)國家制定的標(biāo)準(zhǔn)，礦業(yè)球磨機(jī)的大齒輪硬度標(biāo)準(zhǔn)必須保持在Hb300以上，小齒輪的標(biāo)準(zhǔn)則在HRC45以上。也就是說，如果是按照國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的齒輪，是完全可以堅持到下一個維修周期的。但就目前球磨機(jī)齒輪的檢修和更換速度來看，許多廠家生產(chǎn)的大小齒輪硬度均處于標(biāo)準(zhǔn)之下。而且在使用者實(shí)際使用球磨機(jī)的過程中，往往會為了能夠做到快速、省時的檢修機(jī)器齒輪。不會在機(jī)器使用初期和更換大小齒輪前對齒輪進(jìn)行內(nèi)部應(yīng)力的相關(guān)處理工作[1]。這樣低于標(biāo)準(zhǔn)硬度、后續(xù)使用處理工序也并不得當(dāng)?shù)凝X輪，自然并不具備較長的使用壽命。

1.2 球磨機(jī)齒輪面密封性不強(qiáng)

除了齒輪在生產(chǎn)過程中所運(yùn)用的材質(zhì)，直接決定了齒輪的使用壽命外。當(dāng)每個齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時相契合的斷面，密封性不夠好的時候，會直接導(dǎo)致球磨機(jī)的大齒輪面發(fā)生嚴(yán)重磨損。這是因?yàn)樵趯η蚰C(jī)大齒輪進(jìn)行設(shè)計時，一般都會提前預(yù)留一些余量，以便于后期投入使用前能夠更好的安裝調(diào)試。并且如果參照國家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來看，大齒輪的各齒輪面是允許出現(xiàn)一定程度的數(shù)值誤差的[2]。結(jié)合分析現(xiàn)有的齒輪加工技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)大多數(shù)齒輪加工時，會選用端面加壓工藝，該工藝本身是具有明顯優(yōu)勢的。用端面加壓工藝生產(chǎn)的齒輪，在投入使用初期可以保證齒輪面密封性。但是隨著球磨機(jī)運(yùn)行使用一段時間以后，內(nèi)部齒輪端面的自帶毛氈，就會因?yàn)槭艿綌D壓造成彈性減弱，最終導(dǎo)致齒輪逐漸失去原有的密封性。隨著毛氈失效密封性減弱，齒輪間的縫隙就會增大，加之礦業(yè)球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中難免會出現(xiàn)粉塵和其他雜質(zhì)，這些粉塵和雜質(zhì)一旦進(jìn)入到齒輪因密封性不好而產(chǎn)生的縫隙當(dāng)中，就會產(chǎn)生更為嚴(yán)重的磨損，直接影響齒輪的壽命，還會傷害機(jī)器，為后續(xù)的檢修和保養(yǎng)工作帶來了困難。

1.3 齒輪潤滑油的選用影響齒輪壽命

潤滑油的選取和潤滑的方式，很大程度上也決定了齒輪使用的壽命。大小齒輪安裝到球磨機(jī)對應(yīng)位置上，后續(xù)就需要進(jìn)行上油潤滑的工作。這是因?yàn)閮蓚€嚙合的齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，不斷地摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，進(jìn)一步也會對齒輪形成不可逆的損耗。這樣來看，在齒輪間涂抹潤滑油不光是為了冷卻因摩擦產(chǎn)生的溫度，還能夠有效減少摩擦，延緩齒輪磨損的速度。因此，就不得不提到對齒輪潤滑油的選取，這直接影響著齒輪壽命。但在球磨機(jī)實(shí)際投入使用的過程中，齒輪潤滑油的選用往往十分隨意，很多操作人員并沒有認(rèn)真了解和選取不同參數(shù)的潤滑油，所選潤滑油可能并不適合對球磨機(jī)齒輪進(jìn)行潤滑，甚至為了節(jié)約成本，而選用一些劣質(zhì)的潤滑油。礦業(yè)球磨機(jī)一旦加入了并不適合機(jī)器本身的或者劣質(zhì)的潤滑油，不光潤滑效果大打折扣，還會因?yàn)闈櫥统赡ず蟮姆忾]度不夠，加速齒輪的磨損和對球磨機(jī)其他金屬部件的腐蝕。

2 防止礦業(yè)球磨機(jī)齒輪磨損的對策

2.1 嚴(yán)格齒輪生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)提高齒輪硬度

針對礦業(yè)球磨機(jī)齒輪磨損的問題，應(yīng)將重點(diǎn)放在提高齒輪生產(chǎn)加工的精度，以及生產(chǎn)齒輪用料的硬度提升上。眾所周知，物體表面越粗糙，接觸后的產(chǎn)生摩擦力也就越大。由此可知，當(dāng)齒輪表面加工精度不夠，投入使用后就會快速磨損鈍化。加上目前我國在生產(chǎn)此類齒輪時多選用ZG45材料，因?yàn)檫@種材料的淬火難度高，故而在投入使用后，齒輪的耐磨情況與預(yù)期耐磨效果仍有一定的差距。因此，精細(xì)齒輪加工的工藝、把控齒輪加工的用料就顯得極為重要。

2.2 投入使用前做好齒輪的檢修工作

礦業(yè)球磨機(jī)在投入使用前，除了要對其他金屬元件進(jìn)行檢查，還需要對齒輪進(jìn)行更為細(xì)致的檢查工作。齒輪在投入使用后，其齒輪面的狀態(tài)是很容易被肉眼觀察出來的。這需要保養(yǎng)檢修人員的及時發(fā)現(xiàn)，從安裝齒輪進(jìn)入球磨機(jī)的伊始就掌握大小兩個齒輪的狀況。在齒輪正式投入使用前排查所有在安裝時可能出現(xiàn)的漏洞，及時添加符合齒輪潤滑標(biāo)準(zhǔn)的潤滑油對球磨機(jī)和齒輪進(jìn)行保護(hù)，以便更好地規(guī)避后期機(jī)器使用過程中，兩個齒輪可能會發(fā)生的問題。

2.3 科學(xué)合理地選用球磨機(jī)齒輪潤滑油

在球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，離不開潤滑油的使用。這能對機(jī)器起到冷卻和潤滑的作用，最終直接影響了齒輪的磨損度。科學(xué)合理地選用球磨機(jī)齒輪潤滑油，是抑制齒輪磨損的重要手段之一。當(dāng)前，各種形態(tài)、各種品牌的潤滑產(chǎn)品種類繁多，主要分為潤滑油、潤滑脂、固態(tài)潤滑劑三大類。潤滑脂和固態(tài)潤滑劑的與潤滑油相比具有黏附能力強(qiáng)、抗震性好、承載性強(qiáng)的優(yōu)勢。但因在使用后成膜的邊界強(qiáng)度差，且流動性差，綜合來看還是潤滑油的優(yōu)勢更為明顯。并且又因?yàn)闈櫥瓦€具體分為機(jī)械油和齒輪油，其中齒輪油的粘度更高、油性更佳，油體含有的極性物質(zhì)更多，齒輪在旋轉(zhuǎn)過程中更容易形成封閉性高的油膜。所以在球磨機(jī)齒輪潤滑工作中，最好還是選用專業(yè)的齒輪油，延長機(jī)器元件和齒輪的使用壽命，減少損耗、降低成本。

2.4 調(diào)整齒輪轉(zhuǎn)向減少齒輪磨損

前文提到了齒輪潤滑方式?jīng)Q定齒輪使用壽命，除此之外，就不得不提到另一個對齒輪壽命影響非常大的因素，那就是對球磨機(jī)齒輪轉(zhuǎn)向的要求。具體的齒輪角度以及轉(zhuǎn)向的問題如圖2所示。

圖2 球磨機(jī)齒輪在運(yùn)行過程中具體角度及轉(zhuǎn)向示意圖

通過對圖1的分析，能夠基本掌握礦業(yè)球磨機(jī)大小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的具體角度以及單一齒輪的轉(zhuǎn)向，其中小齒輪布置角β和其轉(zhuǎn)向問題如圖所示。小齒輪的布置角多為20°左右，等同于齒輪壓力角。此時可得知小齒輪正壓力P1的方向垂直向上，這樣就使轉(zhuǎn)動軸承受垂直向下的壓力。這樣穩(wěn)定的力度，對小齒輪軸承上的聯(lián)接螺栓和地腳螺栓的工作有幫助，使其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。之后由于P1是垂直向上的，這就能夠減小球磨機(jī)傳動端主軸承的受力，從而進(jìn)一步改善主軸承的磨損情況。此外，如果實(shí)際轉(zhuǎn)向與圖示相反，會直接導(dǎo)致螺栓松動斷裂。在實(shí)際安裝球磨機(jī)時，為了能夠節(jié)省空間，可以讓球磨機(jī)主軸承和轉(zhuǎn)動軸承位于同一平面，這樣就能夠便于小齒輪的更換，減少占地面積。

3 結(jié)束語

本文對礦業(yè)球磨機(jī)內(nèi)部大小齒輪的磨損原因進(jìn)行了初步的分析。并借用具體的用戶操作問題，以及相關(guān)示意圖為例，對延長齒輪使用壽命的對策進(jìn)行了整理。在分析現(xiàn)有的幾種，延長大小齒輪使用壽命的方式方法之后?；旧峡梢愿爬ǔ觯藶椴僮鲗X輪壽命有直接影響。除了各種方法用以保養(yǎng)齒輪，還應(yīng)該盡量正規(guī)地操作礦業(yè)球磨機(jī)，最終達(dá)到減輕磨損情況，延長齒輪更換周期的目的。