球磨机开式齿轮振动超标分析及解决措施

傅 彪

（云南磷化集团有限公司 检维修中心，云南 昆明 650000）

球磨机作为磨矿设备，广泛应用于矿山、水泥等行业。大小齿轮副作为球磨机重要组成部件，具有尺寸大、安装困难、成本高、加工周期长等特性。齿轮副磨损后，会出现一系列故障，如小齿轮轴承座振动加剧、齿轮啮合处噪声加大、气动离合器轮毂螺栓经常断裂等；当大齿轮磨损量大于15%时，故障会进一步加剧，使得设备无法长周期安全稳定运行。某磷矿浮选厂使用的MQS4866 湿式格子型球磨机（简称球磨机）投运已有9年时间，使用过程中逐渐出现上述故障，使得设备无法长周期安全稳定运行。为了解决齿轮啮合问题，公司开展了一系列检修措施，最终达到了预期，希望对开式齿轮啮合问题有一定的借鉴作用。

1 MQS4866湿式格子型球磨机主要参数

该型号球磨机主要由进料部分、筒体、主轴承、传动系统、出料部分等组成。传动系统主要参数：大齿轮齿数为280，法向模数为25；小齿轮齿数为21，法向模数为25；斜齿，角度5°15′，齿宽750 mm；大小齿轮密封采用径向密封；大齿轮材质为ZG42CrMo；小齿轮轴承型号为23280B.MB C3；小齿轮轴材质为S17Cr2Ni2Mo；配套电机功率为3 000 kW。

2 设备现状描述及措施确定

1） 设备现状 对小齿轮轴承座轴向、水平、垂直振动值以及设备噪声值进行了连续24 h跟踪监测，得出如下数据：驱动端轴承座振动值，垂直方向为28.6 mm/s，水平方向为10.2 mm/s，轴向为5.8 mm/s；非驱动端轴承座振动值，垂直方向为28.3 mm/s，水平方向为16.2 mm/s，轴向为6.9 mm/s；大齿轮啮合面噪声达92 dB；离合器噪声达90 dB。

2） 原因分析 大小齿轮的啮合质量明显变差，具体表现为齿面有明显斑点、磨痕；大齿轮齿面磨损量超过15%，其他指标基本合格［1］。

3） 制定措施 鉴于更换新齿轮成本巨大（150万元左右），齿轮组在定制、运输、安装过程所需要的时间很长，将严重影响正常生产，而齿轮非受力面表面质量还很好，相关技术人员通过充分论证决定采取齿轮翻面使用的方式解决此问题。

3 大齿轮翻面流程及注意事项

大齿轮翻面必须符合以下3个条件：齿轮副为渐开线齿轮，工作面与非工作面可以互换；整个齿轮结构必须对称，不能破坏其工作位置及其配合零件的结构；大齿轮磨损量不能超过25%，否则大齿强度不够，存在断齿的风险。大齿轮翻面流程及注意事项如下：

（1）拆卸前的准备工作。在保证设备正常运行的前提下，略微延长停机时间，尽可能将球磨机筒体里的矿物置换完毕，减少自身质量；倾倒磨矿介质。

（2）利用慢驱盘车装置将大齿圈需要拆卸的螺栓盘到便于施工的地方，并对顶丝调整螺栓、大齿圈与筒体连接的铰制螺栓、两半大齿轮连接螺栓及销进行预拆。注意不要拆卸球磨机筒体与端盖的连接螺栓。

（3）利用慢驱盘车装置把一半齿圈转动到上方，并用两根等长的吊绳从两边套穿在齿轮副的空当内（为防止吊绳损伤齿轮，应在吊绳与大齿轮之间加防护垫），依次拆除其上的定位螺栓和两半大齿轮连接螺栓及销，并吊下平放于安全位置。

（4）拆卸后将筒体配合法兰面、齿轮配合法兰面和大齿面进行清洗，油漆、毛刺和凹凸痕用锉刀或角磨机清除，配合面用专用清洗毛巾或专用清洗纸擦拭干净（不能用棉纱和纱布），防止夹渣。

（5）对清理好的半齿进行预安装，大齿圈与筒体连接的铰制螺栓进行预紧。拆卸半齿就安装比全部拆卸后再安装的优点：可以有效利用慢驱装置进行盘车，减少安全风险；筒体与端面连接螺栓少，可以减少筒体与端面连接的变量。

（6）利用慢驱盘车装置将另一半齿圈转动至上方，并重复步骤（3）、（4）和（5），完成大齿圈的预安装。

（7）调整大齿圈。两半齿轮预安装好后，拧上大齿轮和筒体、端盖的全部连接螺栓，利用大齿轮上的径向调整螺栓调整齿圈径向位置，调整到满足要求。

端面跳动：在大齿圈的端面设置一块百分表A，用来测量大齿圈的端面跳动；百分表B设在中空轴轴肩处，用来测量球磨机本身的轴间窜动量。某一点A表的读数减去对应点B表的读数，即为该点的端面跳动偏差值，其最大偏差值与最小偏差值的差即为大齿圈的端面跳动量。为了消除过大的端面跳动，可通过在大齿圈和端盖的接触面之间加金属垫片进行调整，直至达到规范要求为止。

径向跳动：在大齿圈齿宽的中点处设置一块百分表D，测量指针要垂直被测面，用来测量齿圈的径向跳动；百分表设置完毕后调校各表的指针，使指针对准读数“0.00 mm”。将大齿圈均匀划分8 点，作为检测点，慢驱盘转筒体，读取百分表在相应点的读数，并记录数据，旋转一周后，百分表的指针应回零，误差不超过0.08 mm，否则可能百分表已活动，应重新检查。百分表D 的实际读数与基准值（0.00 mm）的偏差即为径向跳动偏差值，最大偏差值与最小偏差值的差即为大齿圈的径向跳动量，如果径向跳动量过大，可通过松动法兰连接螺栓，利用大齿轮上径向调整螺栓调整。

（8）安装小齿轮轴承组件，调整啮合尺寸。此时因齿面已经磨损，检测齿轮啮合的侧间隙意义不大，只能根据设备档案记录的齿顶间隙值作为参考依据。通过压铅法检测齿顶间隙，用着色法检查齿轮啮合接触斑点，满足规范要求即可。

（9）关键数据控制。大齿圈径向跳动≤1.5 mm，端面跳动≤1 mm；大齿轮连接螺栓预紧力必须≥2 450 N，紧固次数不能少于3次，紧固完成后用力矩扳手进行抽查，力矩抽查数量单边不少于16颗；大小齿轮啮合数据控制，齿顶间隙10 ～13 mm，且左右数据一致，齿侧间隙左右数据一致，齿轮啮合检查用红丹粉进行，大小齿轮啮合面积≥60%；小齿轮轴与电机轴同心度调整以小齿轮轴为中心，利用百分表将同步电机转子与小齿轮轴对中。

4 试车

无负荷试车：慢盘磨机，没有发现异常情况时，脱开慢盘装置，检查定位销已插好，启动球磨机投入空试车运行。

负荷试车：试车前，加入规定负荷量20%～30%的钢球和物料；启动球磨机运行正常后，每隔30 min依次添加10%～15%的钢球和物料，直至满负荷运行。

5 总结

当大齿轮磨损量超过15%时，通过调整齿顶间隙、打磨齿面等措施已不能使齿轮啮合达到最佳效果，振动和噪声都超标。通过齿轮翻面及调整，齿轮副振动以及噪声都达到了预期效果（轴承座的6个振动值全部小于8 mm/s，噪声低于65 dB），使设备开机率大大提高，同时节约了齿轮的配件成本。