水泥生产企业立式磨机减速机的设计及其应用

王 超

（唐山盾石建筑工程有限责任公司 河北 唐山 063000）

1 引言

传统的磨机一般采用的是球式结构，传输装置只能连接电动机和磨机筒，在运作效率上较低，而立式磨机的传输系统不仅能够将电动机与磨筒连接起来，还能将动力传输到减速装置及其他相关部件，从而有效的提高了设备的工作效率，还能节省能源的消耗。本文对立式磨机中的减速机进行了重点的分析，总结了减速机的设计要点及应用方向。

2 立式磨机减速机的设计

立式磨机的结构可以分为齿轮系统、箱体、轴承、润滑系统和监控系统几个部分。在进行减速机的设计时，需要从以上几个方面考虑，制定一个完善统一的设计方案，确保每一个部分的功能能够有效的发挥。

2.1 齿轮系统的设计

立式磨机中的减速机一般由螺旋齿轮、太阳齿轮和行星齿轮等几种齿轮组成。这些齿轮都是由合金材料制成的，在强度和刚度上有较高的保证。齿轮在制作完成后还经过了5～6次的淬火工序，因此在强度上才有良好的保证。齿轮的设计需要遵循一定的规范，其中使用较为广泛的设计标准是AGMA齿轮标准。在齿轮的设计中还需要注意的是避免齿轮的共振现象，这就需要对减速机的运转速率进行调控，一般需要将减速机的运转速度控制在8毫米/秒以下。在实际应用的过程中，齿轮难免受到磨损，从而导致齿轮形变甚至腐蚀的情况，会极大的减短齿轮的使用年限。在设计中可以对齿轮的接触面形状进行优化设计，从而减小齿轮运转过程中受到的应力。

2.2 箱体设计

立式磨机中的减速箱体采用的是圆筒式箱体，在制造中采用的是铸造式的箱体，并通过焊接的方式组合在一起。在箱体的底部设有水平底座，并通过螺栓进行固定。箱体的顶部则有法兰，与底部的底座保持水平，起到承载的作用。在箱体的顶盖上还有油池，起到提供动力的作用。立式磨机的压力通过减速机传递到轴承上，并通过齿轮的转动带动整个机械的运转。在进行减速机的设计时，也需要依照一定的设计标准，尤其是在减速机的磨盘直径设计上，必须达到合理的要求。轴承的中心点应该尽量靠近箱体的内壁，以此来减小箱体所受到的应力。如有必要可以在箱体内部增加一定的保护装置，对外壳的强度进行加强。

2.3 轴承的设计

立式磨机的减速装置中，在输入端一般都会有圆锥形的大齿轮和小齿轮，主要起到了在轴承间连接和协调的作用。对齿轮的位置进行精确的设计有利于提高轴承的承载强度，减小轴承在运转过程中受到的磨损。圆锥的小齿轮需要保持悬臂，而大齿轮则需要固定两端。在箱体的中心可以设置调心轴承，防止箱体的滑动。在这种设计方案下，轴承的使用寿命通常能达到80000小时左右，减速机的转速也能保证990转/秒。立磨机的扇形平面推力轴承支承在减速机箱体的顶部，把磨辊压力传给立磨机减速机壳体。

2.4 动压润滑平面推力轴承

动压润滑平面推力轴承把轴承面分为了几个扇形的区块，并在表面设置了一层金属层用以提高轴承的稳定性。每个扇形区块之间通过回转面连接在一起。轴承的承载能力受到转速、材料、加载比例等因素的影响。每个扇形区块的承载力大小在2700千牛左右，适用于中小型立式磨机的功率要求。

2.5 带静压润滑的动压润滑平面推力轴承

这种类型的轴承适用于大型的立式磨机或是在启动过程中功率较大的磨机。在启动过程中，需要一定的辅助结构对电动机进行慢速启动。轴承中的扇形区块首先在静压润滑系统的作用下被抬高，其次其他部分再缓慢的启动。缓慢的启动方式能够有效避免启动过程中其他部件受到磨损。当磨机进入正常的工作状态后，轴承会进行加速，在较短的时间内进入整体的润滑状态。下图是带静压的动压润滑平面推力轴承的示意图。

2.6 静压润滑平面推力轴承

与上一种轴承不同，这一种轴承是完全的静压润滑轴承。这种轴承在运行过程中不会受到部件状态的影响，在静止的状态下就能实现对润滑油的压入。静态润滑轴承的油膜状态仅仅受到金属层大小及油泵压力大小的影响。在运转的过程中，一般需要3-4台高压泵进行供油，从而确保油泵中的压力符合要求。

2.7 减速机的润滑与监控

减速机的运行状况将会影响其使用寿命和磨机的整体工作效率，在工作的过程中对减速机的运行状况进行良好的监控能够有效避免故障的发生，并对相关的部件进行及时的维护和更新。减速机使用的润滑油会对减速机的运行效果和磨损状况产生极大的影响，因此必须保证润滑油的质量和清洁程度，从而确保减速机工作的稳定性和安全性。良好的润滑油能够有效的减少各个部件之间的摩擦，提高散热效果和系统的稳定性。因此，在选择润滑油时必须选择高质量的种类，并对其性质进行深入的检测，在确保润滑油的质量后才能应用到减速机中。在润滑油的使用方式上，可以采用最为先进的交叉分配技术，保证整个油膜分布的均匀、平整，减小减速机表面的磨损。

3 立式磨机的应用

3.1 立式磨机负荷

立式磨机的负荷主要体现在启动力矩上。当磨机中装满了物料时，磨机启动的过程中将会受到较大的阻力，这时需要缓慢的启动来减少磨机所受到的摩擦力。此外还需要在磨机的外层增加一层平滑层。在启动开始前，还需要将磨辊与磨盘拉开一定的距离，防止在启动的过程中两者相互接触产生摩擦力。

当磨机进行正常工作时，由于物料的作用，磨盘上会产生一定的静态负荷，而磨辊的上下运动则会产生动态负荷。负荷的存在会对磨机产生一定的扭动力，应当采取措施进行消除。通常采用的方法是在减速机上设置振动传感装置。一旦传感器检测到负荷超过6毫米/秒时，就必须停止磨机的运转。

3.2 立式磨机减速机的发展

在工业制造技术不断发展的形势下，立式磨机也在向着功率扩大化、结构简洁化的方向发展。我国立式减速机的发展主要经历了四个发展过程。第一个阶段，减速机的类型主要是齿轮形立式磨机减速机；第二代的代表机型是行星齿轮型减速机；第三代的代表机型是圆柱形齿轮减速机；到了第四代，DMGV减速机获得了极为广泛的应用。这种减速机结合了第二、三两代减速机的有待，并提高了设备的自动化程度，有效解决了螺旋齿轮的问题，还有效提高了减速机的运转效率。

4 结语

相对于发达国家而言，我国在立式磨机的发展和研究上是较为落后的，我国的立式磨机长期以来都依靠进口，给我国的产业发展造成了一定的阻碍。对于企业和社会而言，应当积极致力于对立式磨机制作技术的研究，实现立式磨机的自主开发和生产。本文结合了立式磨机的结构特点和生产技术，对立式磨机的设计要点进行了总结，并分析了立式磨机的应用方向，希望能为我国实现立式磨机的自主生产提供一定的思路。

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