球磨机齿轮副振动现象分析及技术改良--郑州德亿重工机器制造有限公司

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球磨机齿轮副振动现象分析及技术改良

1 球磨机齿轮传动特点及问题的提出
(1)传动特点
      球磨机为湿式格子板形，其传动系统为半开式单边传动，传动齿轮为直齿圆柱齿轮。动力由电动机经联轴器传递给小齿轮，再经齿轮副传给固定在球磨机出料端的大齿圈上，从而带动球磨机转动来完成物料的粉磨工作。机构中电动机型号为TDM400—32，功率为400kW，转速为187r/rain。该齿轮副传动表现为大载荷\大扭矩、周期性冲击、振动性强等特点。
(2)问题的提出
      在齿轮副传动机构中，一对啮合齿轮可以看作一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统。由于外部原因引起的激振力使齿轮产生周向的(扭转)振动，产生动载荷。振动一方面通过传动轴、轴承以及轴承座等，引起径向和轴向的振动，造成大、小齿轮啮合不好，大、小齿轮使用寿命降低，同时使联轴器及电机轴瓦等零件的磨损加快，降低其寿命；另一方面通过联轴器传给电机轴，引起电机转子和定子不同心，严重时发生电机被烧事故。传动轴、轴承座在动载荷的影响下，受到循环变应力的作用，如果得不到改善，轴承座地脚螺栓会发生松动，甚至使轴承座在应力集中最大处发生疲劳断裂，严重影响球磨机的正常运行，给企业造成很大经济损失。因此，对齿轮副的振动问题进行研究，将振动控制在允许的范围内，具有重要的现实意义。
2 振动原因分析
2.1 振动问题简介
      所谓振动，广义的讲是指一个物理量在它的平均值附近不停地经过极大值和极小值而往复变化。机械振动则是指机械或结构在它的平衡位置附近的往复弹性运动，可分为确定性振动和随机振动，产生振动的原因主要是由于外界对系统运动状态的影响，也就是外界对系统的激励和作用，解决振动问题的方法很多，但不外乎是理论分析方法和实验研究的方法，两者是相辅相成的。齿轮副振动属于机械振动，齿轮副振动产生的根本原因是由于齿轮的磨损、安装、制造误差以及其他部件的故障等使齿轮的正确啮合条件遭到破坏，从而产生冲击，引起振动。
2.2振动原因分析
(1)制造方面
      球磨机传动齿轮齿廓为渐开线齿形，标准安装，制造产生的主要缺陷有：偏心、齿距误差和齿形误差等。这些缺陷使齿轮副在运行过程中很容易引发其他故障，但由于这些因素都是在出厂之前就确定的，不能更改，所以只能在购买时按照有关标准严格验收。
(2)安装方面
      根据有关文献可知，啮合齿轮的重合度、顶隙和侧隙、模数等对齿轮的工作性能有重要影响，而在安装过程中，电动机主轴和小齿轮的轴线之间的同轴度误差，小齿轮轴线和大齿轮轴线之间的平行度误差超出误差范围，齿侧间隙和齿顶间隙在全齿宽上不相等，重合度变小等，都对轮齿的正确啮合产生影响，在运行中产生冲击和振动。
(3)润滑方面
      该球磨机传动齿轮副采用人工定期加油的润滑方式。在齿轮副啮合区的正上方齿轮护罩部位开有一个开口向上的油槽，在油槽的底部开有一个供润滑油通过的缝隙，运行人员定期地填加润滑油，润滑油通过缝隙中间的棉纱滴到齿轮啮合区，来完成齿轮副的润滑任务。这种润滑方式容易出现以下问题：①注油不充分，在齿轮副啮合面之间不能形成油膜，从而形成干摩擦o②空气中大量的漂浮物和小颗粒，附在棉纱上堵塞加油缝隙，引起齿轮副缺油的现象。③由于润滑油是滴在齿轮脱离啮合区的点处，齿轮旋转一周后才能将油带人啮合区，大部分润滑油在离心力的作用下被甩到齿轮护罩底部，在振动后滴到齿轮副上，又被甩向齿轮罩上，最后落到齿轮护罩底部，难以形成油膜，形成千摩擦。以上原因导致轮齿润滑不良，磨损加快，引起振动。
(4)齿侧间隙方面
　　当齿侧间隙大于标准安装位置时，也会引起齿轮的振动，当前一对齿即将脱离时，后一对齿还没有进入到正确啮合位置，因此前一对齿主动轮的齿尖在从动轮的齿廓上滑过，从动轮做减速运动；当后一对轮齿进入啮合时，从动轮突然加速，产生冲击，引起齿轮振动。齿侧间隙的加大还能导致齿面间不能上，形成弹性流体润滑，也能加速齿面磨损。
(5)密封方面
　　该球磨机齿轮副为半开式齿轮传动系统，只有简单的防护罩，工作环境较差。工作现场空气中含有大量的漂浮物和小颗粒，这些漂浮物和小颗粒极易进入轮齿的工作表面而引起磨粒磨损，特别是当球磨机出料端联接螺栓出现松动时，漏出的矿浆就会随着球磨机的旋转而进入啮合区，引起齿轮副产生磨粒磨损，加速齿面磨损。齿面磨损使齿厚减薄，齿侧间隙增加，引起齿轮振动。
　　3 改进措施
　　针对以上问题分析，采取如下改进措施：
　　(1)在购买设备时严格按照有关标准验收，杜绝不合格产品的流入。
　　(2)严格按球磨机安装和检修标准进行安装和检修，保证球磨机各部件之间满足安装要求，特别是电机主轴和小齿轮的轴线之间的同轴度，小齿轮轴线和大齿轮轴线之间的平行度以及齿侧间隙和齿顶间隙，都要精确安装调试。
　　(3)对润滑装置进行改进，将齿轮润滑方式改为自动喷油润滑，保证润滑油的充分供给，避免形成干摩擦，防止轮齿磨损过快。
　　(4)对齿轮护罩进行改造，将齿轮护罩由半开式改为封闭式，减少进人齿轮副啮合面的漂浮物和小颗粒数量，同时改进球磨机衬板螺栓的密封结构，杜绝球磨机漏浆现象的发生，减少磨粒磨损现象的发生。
　　(5)加强设备日常点检、润滑及维修工作。定期测量传动齿轮副之间的相关尺寸，当误差超出允许范围时，及时进行纠正。将电机轴和小齿轮轴之间的同轴度，小齿轮轴和大齿轮轴之间的平行度，齿侧间隙和齿顶间隙控制在误差允许范围内，最大限度地消除引起振动的因素。

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