ϕ33m m×1212..55m m水泥磨齿轮磨损分析

张伟，李成群

ϕ33m m×1212..55m m水泥磨齿轮磨损分析

Wear Analysis ofϕ3m×12.5m Cement MillGear

张伟，李成群

某水泥厂使用的ϕ3m×12.5m水泥磨的大小齿轮使用了仅3个月，齿厚磨损接近四分之一，严重影响了磨机的运行。通过检查齿轮磨损情况并结合弹性流体润滑理论进行分析，成功解决了该磨机齿轮磨损问题。

水泥磨；齿轮磨损；齿轮润滑

1 前言

在辊磨制粉技术普遍应用的今天，边缘传动的磨机在老的水泥厂中仍然占有一定比例，大小齿轮是其核心的传动设备，齿轮传动稳定与否，直接关系到水泥产品的产量。针对某水泥厂ϕ3m×12.5m水泥磨齿轮磨损严重问题，通过检查齿轮磨损情况并结合弹性流体润滑理论进行分析，成功解决了齿轮磨损严重的问题，为解决类似问题或者重新设计磨机齿轮提供参考。

2 磨机齿轮磨损分析

原磨机齿轮参数如表1所示。

润滑状态计算及分析：

齿轮传动过程中的润滑状态通常用齿轮节点处的膜厚比λp来进行判断：

式中：

Rq1、Rq2——小大齿轮齿面轮廓的均方根偏差，Rq≈（1.2～1.25）Ra，μm；Ra为齿轮齿面轮廓算术平均偏差，μm；

hminp——齿轮啮合节点的最小油膜厚度，μm。

λp＜1时为边界润滑状态，磨损较大；

1≤λp≤3时为混合润滑状态，当λp≥1.5时齿轮只有轻微磨损，齿轮传动的寿命将达到预期的寿命，当λp＜1.5时润滑较差，齿轮传动将发生较大的磨损；

λp＞3时为流体润滑状态，此时磨损非常小。

根据弹性流体动压润滑理论，弹性流体润滑状态图的四个状态区如图1所示。

（1）E-V区：弹性变粘度区，综合考虑了压粘效应和弹性变形的影响，采用道森Dowson-Higginson方程。

（2）R-V区：刚性变粘度区，其压粘效应远大于弹性变形，采用Block方程。

（3）E-I区：弹性等粘度区，弹性变形远大于压粘效应，采用Her⁃rBrugh方程。

（4）R-I区：刚性等粘度区，不考虑弹性变形及压粘效应，采用Martin方程。

根据厂家提供的磨机齿轮参数计算结果如下：

根据计算的弹性参数和粘性参数可确定润滑状态R-V区，其最小油膜厚度的计算按照Block方程：

由上式可以计算出最小油膜厚度为4.12μm。

大小齿轮加工完成后的粗糙度值为6.3μm，其粗糙度的均方根为11.14μm，可以计算出膜厚比为0.37，其远小于1，为边界润滑状态，磨损较大。

表1 原磨机齿轮相关参数

图1 弹性流体动压润滑状态图

表2 原磨机齿轮润滑状态参数

现场大小齿轮检查情况如下:

（1）检查磨损的齿面，大齿轮磨损程度较小齿轮严重，清除齿面油脂后发现，轮齿接触面材料明显损失，出现明显的沟槽，磨损面光亮但能看到微小的麻点及条痕，有点蚀及磨粒磨损的特征。另外检查齿轮罩的密封情况，发现齿轮罩局部严重变形，密封毛毡不起作用，磨机运转过程中由于设备过载，以及润滑脂中含有大量磨损的材料及外界灰尘进入润滑脂加重了齿轮磨损。检查未磨损齿面的粗糙度，发现齿面粗糙度在6.3～12.5μm之间，有明显的麻点及条痕，有可能是由于齿轮在加工时，选用的机床动力不足或刀具没有及时修磨造成的。

（2）检查轮齿硬度，齿面硬度在HB210左右，局部硬度为HB180～HB255不等，齿面比齿顶略低HB10左右。JC/T334.1-2006水泥工业用管磨机标准中要求大齿轮硬度在HB200以上，厂家的大齿轮基本符合，但硬度不够均匀，硬度区间过大，对于提高齿面的接触强度不利。

（3）了解齿轮的维护情况，每周巡检一次，每个月添加一次润滑脂。此齿轮大概使用一个月后，就已经发现齿轮有磨损的痕迹，但没有得到充分的重视，只是简单地添加了润滑脂，第二个月使用时磨损已经很严重。另外厂家选用的润滑脂为2号二硫化钼锂基脂，润滑方式为人工手动加注润滑脂，每次加入的润滑脂约为2kg。厂家齿轮安装完毕后磨机直接进入生产状态，齿轮磨合后没有及时地清理齿面及重新更换润滑脂。这期间由于大齿轮齿面粗糙度很低，润滑脂粘度大，不能自行排除铁屑，齿面的凸点被磨损后的铁屑又直接参与了摩擦，从而加重了齿轮的磨损，磨损期间产生的热量使润滑油的粘度下降，致使油膜厚度低于理论值，磨损加剧。

综上所述，该磨机齿轮的齿面硬度、粗糙度、选用的润滑脂等方面均不利于降低齿轮的磨损，同时使用及维护不当也加剧了齿轮磨损。

3 齿轮磨损的解决方法

（1）提高齿轮的加工精度，保证齿轮的齿形参数，提高齿面的粗糙度至3.2μm。

（2）制订合理的热处理工艺，提高齿面的硬度，大齿轮硬度HB205-245。

（3）选用合适的润滑油及润滑方式，保证齿轮得到充分润滑。润滑油选用长城460开式齿轮润滑油，润滑方式选用喷雾润滑。

（4）齿轮安装完毕后跑合，跑合后重新清洗齿面，更换润滑油。

（5）修复齿轮罩的变形，更换齿轮罩的密封，防止外界颗粒进入，降低磨粒磨损。

（6）加强人工维护，及时发现并解决问题。

4 结语

解决该磨机的齿轮磨损问题重点在于如何提高润滑效果，并通过判断润滑状态，有针对性地进行优化。重点注意齿轮磨合后的齿轮清洗，这对于提高齿轮的使用寿命也有很大的作用。通过以上改进措施，使得该磨机从2011年11月运行到现在，齿面基本没有磨损，传动非常平稳，得到了用户的充分肯定。

TQ172.632.1

A

1001-6171（2015）02-0052-02

河北联合大学，河北唐山063000；

2014-08-07；编辑：孙娟