張偉，李成群

?33m m×1212..55m m水泥磨齒輪磨損分析

Wear Analysis of?3m×12.5m Cement MillGear

張偉，李成群

某水泥廠使用的?3m×12.5m水泥磨的大小齒輪使用了僅3個月，齒厚磨損接近四分之一，嚴重影響了磨機的運行。通過檢查齒輪磨損情況并結(jié)合彈性流體潤滑理論進行分析，成功解決了該磨機齒輪磨損問題。

水泥磨；齒輪磨損；齒輪潤滑

1 前言

在輥磨制粉技術(shù)普遍應用的今天，邊緣傳動的磨機在老的水泥廠中仍然占有一定比例，大小齒輪是其核心的傳動設備，齒輪傳動穩(wěn)定與否，直接關(guān)系到水泥產(chǎn)品的產(chǎn)量。針對某水泥廠?3m×12.5m水泥磨齒輪磨損嚴重問題，通過檢查齒輪磨損情況并結(jié)合彈性流體潤滑理論進行分析，成功解決了齒輪磨損嚴重的問題，為解決類似問題或者重新設計磨機齒輪提供參考。

2 磨機齒輪磨損分析

原磨機齒輪參數(shù)如表1所示。

潤滑狀態(tài)計算及分析：

齒輪傳動過程中的潤滑狀態(tài)通常用齒輪節(jié)點處的膜厚比λp來進行判斷：

式中：

Rq1、Rq2——小大齒輪齒面輪廓的均方根偏差，Rq≈（1.2～1.25）Ra，μm；Ra為齒輪齒面輪廓算術(shù)平均偏差，μm；

hminp——齒輪嚙合節(jié)點的最小油膜厚度，μm。

λp＜1時為邊界潤滑狀態(tài)，磨損較大；

1≤λp≤3時為混合潤滑狀態(tài)，當λp≥1.5時齒輪只有輕微磨損，齒輪傳動的壽命將達到預期的壽命，當λp＜1.5時潤滑較差，齒輪傳動將發(fā)生較大的磨損；

λp＞3時為流體潤滑狀態(tài)，此時磨損非常小。

根據(jù)彈性流體動壓潤滑理論，彈性流體潤滑狀態(tài)圖的四個狀態(tài)區(qū)如圖1所示。

（1）E-V區(qū)：彈性變粘度區(qū)，綜合考慮了壓粘效應和彈性變形的影響，采用道森Dowson-Higginson方程。

（2）R-V區(qū)：剛性變粘度區(qū)，其壓粘效應遠大于彈性變形，采用Block方程。

（3）E-I區(qū)：彈性等粘度區(qū)，彈性變形遠大于壓粘效應，采用Her?rBrugh方程。

（4）R-I區(qū)：剛性等粘度區(qū)，不考慮彈性變形及壓粘效應，采用Martin方程。

根據(jù)廠家提供的磨機齒輪參數(shù)計算結(jié)果如下：

根據(jù)計算的彈性參數(shù)和粘性參數(shù)可確定潤滑狀態(tài)R-V區(qū)，其最小油膜厚度的計算按照Block方程：

由上式可以計算出最小油膜厚度為4.12μm。

大小齒輪加工完成后的粗糙度值為6.3μm，其粗糙度的均方根為11.14μm，可以計算出膜厚比為0.37，其遠小于1，為邊界潤滑狀態(tài)，磨損較大。

表1 原磨機齒輪相關(guān)參數(shù)

圖1 彈性流體動壓潤滑狀態(tài)圖

表2 原磨機齒輪潤滑狀態(tài)參數(shù)

現(xiàn)場大小齒輪檢查情況如下:

（1）檢查磨損的齒面，大齒輪磨損程度較小齒輪嚴重，清除齒面油脂后發(fā)現(xiàn)，輪齒接觸面材料明顯損失，出現(xiàn)明顯的溝槽，磨損面光亮但能看到微小的麻點及條痕，有點蝕及磨粒磨損的特征。另外檢查齒輪罩的密封情況，發(fā)現(xiàn)齒輪罩局部嚴重變形，密封毛氈不起作用，磨機運轉(zhuǎn)過程中由于設備過載，以及潤滑脂中含有大量磨損的材料及外界灰塵進入潤滑脂加重了齒輪磨損。檢查未磨損齒面的粗糙度，發(fā)現(xiàn)齒面粗糙度在6.3～12.5μm之間，有明顯的麻點及條痕，有可能是由于齒輪在加工時，選用的機床動力不足或刀具沒有及時修磨造成的。

（2）檢查輪齒硬度，齒面硬度在HB210左右，局部硬度為HB180～HB255不等，齒面比齒頂略低HB10左右。JC/T334.1-2006水泥工業(yè)用管磨機標準中要求大齒輪硬度在HB200以上，廠家的大齒輪基本符合，但硬度不夠均勻，硬度區(qū)間過大，對于提高齒面的接觸強度不利。

（3）了解齒輪的維護情況，每周巡檢一次，每個月添加一次潤滑脂。此齒輪大概使用一個月后，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)齒輪有磨損的痕跡，但沒有得到充分的重視，只是簡單地添加了潤滑脂，第二個月使用時磨損已經(jīng)很嚴重。另外廠家選用的潤滑脂為2號二硫化鉬鋰基脂，潤滑方式為人工手動加注潤滑脂，每次加入的潤滑脂約為2kg。廠家齒輪安裝完畢后磨機直接進入生產(chǎn)狀態(tài)，齒輪磨合后沒有及時地清理齒面及重新更換潤滑脂。這期間由于大齒輪齒面粗糙度很低，潤滑脂粘度大，不能自行排除鐵屑，齒面的凸點被磨損后的鐵屑又直接參與了摩擦，從而加重了齒輪的磨損，磨損期間產(chǎn)生的熱量使?jié)櫥偷恼扯认陆担率褂湍ず穸鹊陀诶碚撝?，磨損加劇。

綜上所述，該磨機齒輪的齒面硬度、粗糙度、選用的潤滑脂等方面均不利于降低齒輪的磨損，同時使用及維護不當也加劇了齒輪磨損。

3 齒輪磨損的解決方法

（1）提高齒輪的加工精度，保證齒輪的齒形參數(shù)，提高齒面的粗糙度至3.2μm。

（2）制訂合理的熱處理工藝，提高齒面的硬度，大齒輪硬度HB205-245。

（3）選用合適的潤滑油及潤滑方式，保證齒輪得到充分潤滑。潤滑油選用長城460開式齒輪潤滑油，潤滑方式選用噴霧潤滑。

（4）齒輪安裝完畢后跑合，跑合后重新清洗齒面，更換潤滑油。

（5）修復齒輪罩的變形，更換齒輪罩的密封，防止外界顆粒進入，降低磨粒磨損。

（6）加強人工維護，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。

4 結(jié)語

解決該磨機的齒輪磨損問題重點在于如何提高潤滑效果，并通過判斷潤滑狀態(tài)，有針對性地進行優(yōu)化。重點注意齒輪磨合后的齒輪清洗，這對于提高齒輪的使用壽命也有很大的作用。通過以上改進措施，使得該磨機從2011年11月運行到現(xiàn)在，齒面基本沒有磨損，傳動非常平穩(wěn)，得到了用戶的充分肯定。

TQ172.632.1

A

1001-6171（2015）02-0052-02

河北聯(lián)合大學，河北唐山063000；

2014-08-07；編輯：孫娟