摘 要：球磨機(jī)在采礦領(lǐng)域、水泥生產(chǎn)及火力發(fā)電領(lǐng)域中占據(jù)了重要的地位，但是在球磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，受到諸多因素的影響，其傳動(dòng)齒輪記憶出現(xiàn)震動(dòng)問(wèn)題，影響球磨機(jī)工作效率及工作質(zhì)量。文章針對(duì)球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪副進(jìn)行了分析，以其工作特點(diǎn)為基礎(chǔ)，指出致使其失效的主要因素在于齒輪震動(dòng)。同時(shí)對(duì)震動(dòng)產(chǎn)生的原因、危害等進(jìn)行了論述，并針對(duì)性地提出了相關(guān)改進(jìn)建議。通過(guò)實(shí)踐，對(duì)球磨機(jī)從制造、潤(rùn)滑及安裝多方面的改造，齒輪振動(dòng)問(wèn)題得到了有效改善。

關(guān)鍵詞：傳動(dòng)齒輪；球磨機(jī)；振動(dòng)；措施

引言

作為目前使用最為廣泛的粉磨設(shè)備，球磨機(jī)以其巨大的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的認(rèn)可。目前我國(guó)所使用的球磨機(jī)大多采用齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，因此在球磨機(jī)中齒輪副占據(jù)了球磨機(jī)重量和體積中的很大一部分，并且由于是傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成，因此齒輪副運(yùn)行狀況會(huì)直接對(duì)球磨機(jī)的運(yùn)行造成影響。在實(shí)際的操作中，球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪副很容易受到外力的干擾而出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題，因此對(duì)該振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行研究，找出造成齒輪副振動(dòng)的原因，并予以消除，從而確保球磨機(jī)的正常運(yùn)行。

文章以Φ2700×3600球磨機(jī)作為研究的實(shí)例，該型號(hào)球磨機(jī)使用了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)分析該型號(hào)球磨機(jī)齒輪副在設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)的原因，對(duì)齒輪副振動(dòng)的危害進(jìn)行了論述，并從多角度提出了針對(duì)齒輪副振動(dòng)的優(yōu)化措施，以此保證球磨機(jī)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

1 球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪副特點(diǎn)

文章主要針對(duì)Φ2700×3600球磨機(jī)進(jìn)行分析，該球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)為單邊齒輪傳動(dòng)，屬于半開(kāi)式傳動(dòng)。

Φ2700×3600球磨機(jī)的功率P=400kW，轉(zhuǎn)速R=187r/min，額定電壓U=6000V，除此之外，該球磨機(jī)小齒輪為23，大齒輪為198，其壓力角為20°，模數(shù)值為20。由于傳動(dòng)齒輪占據(jù)了球磨機(jī)較大的體積和重量，因而球磨機(jī)傳動(dòng)速度相對(duì)較低，且傳動(dòng)系統(tǒng)荷載較重，需要更大的扭矩，并且傳動(dòng)系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)周期沖擊。

2 對(duì)實(shí)際存在的問(wèn)題進(jìn)行分析

球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)備運(yùn)行時(shí)極易出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題，這一振動(dòng)主要來(lái)源于傳動(dòng)齒輪副。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，在電機(jī)基座和設(shè)備基座處振動(dòng)最為嚴(yán)重。若不及時(shí)排除振動(dòng)因素，長(zhǎng)久振動(dòng)很容易導(dǎo)致小齒輪軸損壞、斷裂，小齒輪也會(huì)發(fā)生輪齒折斷問(wèn)題，導(dǎo)致各類(lèi)事故的發(fā)生，即便不出現(xiàn)事故，由于時(shí)常收到振動(dòng)，齒輪使用壽命也會(huì)受到巨大影響，這些都會(huì)對(duì)球磨機(jī)的運(yùn)行造成不利影響，因此如何消除傳動(dòng)齒輪副振動(dòng)問(wèn)題，是目前技術(shù)研究人員的研究重點(diǎn)，具有重要的意義。

3 引發(fā)齒輪副振動(dòng)的原因及振動(dòng)的危害

3.1 引發(fā)齒輪副振動(dòng)的原因

（1）從機(jī)械原理角度分析。以機(jī)械原理為基礎(chǔ)對(duì)傳動(dòng)齒輪副振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行分析，齒輪雙嚙合時(shí)，載荷由兩對(duì)齒輪副承擔(dān)，而嚙合剛度直接影響著載荷大小。但是在單雙齒交變時(shí)，齒輪副所承受載荷會(huì)發(fā)生突變，這種載荷突變會(huì)引發(fā)振動(dòng)現(xiàn)象。此時(shí)齒輪的嚙合處，齒輪副剛度也會(huì)隨之變化，而這一變化也是導(dǎo)致振動(dòng)產(chǎn)生的原因。除此之外，齒輪輪齒在嚙合區(qū)的進(jìn)退會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊，這種沖擊超出一定范圍時(shí)會(huì)加劇振動(dòng)問(wèn)題。（2）從安裝誤差角度分析。在生產(chǎn)過(guò)程中齒輪的制造精度不足會(huì)導(dǎo)致齒輪偏心或存在缺陷，無(wú)論齒距還是齒形出現(xiàn)偏差都會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中齒輪副出現(xiàn)振動(dòng)。另外安裝過(guò)程中，若不能?chē)?yán)格依照安裝標(biāo)準(zhǔn)，也會(huì)導(dǎo)致齒輪副中心同電機(jī)軸軸線(xiàn)不重合，或者齒輪間軸線(xiàn)不平行等問(wèn)題，此時(shí)嚙合線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)不均的載荷，齒側(cè)同齒頂?shù)拈g隙不等，這些因素都會(huì)導(dǎo)致沖擊振動(dòng)的產(chǎn)生，這種振動(dòng)屬于受迫振動(dòng)或者瞬態(tài)自激振動(dòng)。但是必須注意，若嚙合頻率是固有頻率的整數(shù)倍，傳動(dòng)齒輪副見(jiàn)會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象。（3）從齒輪嚙合角度分析。由齒輪嚙合理論可知，球磨機(jī)在工作過(guò)程中，傳動(dòng)齒輪副同時(shí)存在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和橫向振動(dòng)。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致嚙合齒輪齒面承受附加動(dòng)載荷，使傳動(dòng)齒輪產(chǎn)生橫向振動(dòng)；而傳動(dòng)齒輪本身的制造誤差，齒輪副嚙合時(shí)的徑向跳動(dòng)誤差及磨機(jī)筒體在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)造成的不平衡，也會(huì)引起傳動(dòng)齒輪的橫向振動(dòng)，這些振動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)軸和軸承座的變形，引起徑向和軸向振動(dòng)；通過(guò)聯(lián)軸器，齒輪的振動(dòng)還會(huì)傳到電機(jī)軸，引起其他故障。（4）從工作環(huán)境分析。球磨機(jī)大多被應(yīng)用于水泥廠、礦山以及分料的研磨，因而工作環(huán)境相對(duì)較差，而球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)并非密封的，傳動(dòng)齒輪很容易暴露在空氣下，而空氣中漂浮的粉塵以及礦漿很容易進(jìn)入齒輪間隙，從而加大齒輪間的摩擦，這種摩擦屬于非常態(tài)摩擦，在這樣的狀態(tài)下傳動(dòng)齒輪副便會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。除此之外，干摩擦也會(huì)加速齒輪的磨損，干摩擦是由于齒輪副之間潤(rùn)滑不當(dāng)導(dǎo)致的，這種不良摩擦也會(huì)導(dǎo)致齒輪振動(dòng)。

3.2 危害性分析

球磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求極高，若傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)振動(dòng)，很容易致使球磨機(jī)運(yùn)行失穩(wěn)，從而造成危害，引發(fā)事故。結(jié)合實(shí)際對(duì)齒輪副振動(dòng)的危害進(jìn)行總結(jié)主要包含以下幾種。

（1）引發(fā)沖擊。傳動(dòng)齒輪振動(dòng)最明顯的表現(xiàn)在嚙合齒面的滑動(dòng)距離會(huì)有所增加，且載荷峰值也會(huì)相應(yīng)增大，因此會(huì)在嚙合齒面處發(fā)生滑動(dòng)摩擦。這種滑動(dòng)摩擦?xí)?dǎo)致齒面磨損加大，減少齒輪的使用壽命，同時(shí)導(dǎo)致嚙合不良，影響傳動(dòng)效果。（2）損壞軸承。球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)利用傳動(dòng)齒輪進(jìn)行動(dòng)力傳輸，同樣傳動(dòng)齒輪副發(fā)生振動(dòng)后，振動(dòng)也會(huì)通過(guò)齒輪傳遞給軸承、基座、電機(jī)等結(jié)構(gòu)，致使軸承座螺栓松脫，甚至損壞軸承座，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致軸承座發(fā)生疲勞斷裂。另外振動(dòng)傳遞至電機(jī)會(huì)引發(fā)定子、轉(zhuǎn)子運(yùn)行偏移，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電機(jī)，令球磨機(jī)無(wú)法工作。（3）破壞嚙合面。合理的潤(rùn)滑不但可以令球磨機(jī)工作效率提高，更能夠有效保護(hù)設(shè)備各個(gè)部件，但振動(dòng)會(huì)令嚙合面潤(rùn)滑油膜受到破壞。此時(shí)嚙合面摩擦必然增大，磨損必然增加，齒輪壽命因此降低。

通過(guò)上述分析可以看出，傳動(dòng)齒輪副振動(dòng)問(wèn)題會(huì)造成極大的危害，因此必須對(duì)超標(biāo)振動(dòng)進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)原因，采用合理的措施控制振動(dòng)。

4 控制措施

通過(guò)分析振動(dòng)產(chǎn)生原因，從以下幾方面采取改進(jìn)措施。

（1）嚴(yán)格保證齒輪加工質(zhì)量，控制齒形誤差和齒距誤差，對(duì)傳動(dòng)齒輪副中基圓齒距較大或高速軸上的齒輪進(jìn)行齒頂修緣，修緣量可參考《機(jī)械工程手冊(cè)》經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。（2）嚴(yán)格按球磨機(jī)安裝和檢修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝和檢修，保證各部件之間滿(mǎn)足安裝要求；加強(qiáng)日常點(diǎn)檢制度，按規(guī)定對(duì)各參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，及時(shí)采取措施，進(jìn)行整改，將故障隱患消除在萌芽狀態(tài)。（3）改進(jìn)齒輪副的潤(rùn)滑方式，保證充分供給潤(rùn)滑油，形成良好的油膜，采用自動(dòng)噴油潤(rùn)滑，改進(jìn)齒輪護(hù)罩，采用封閉式以減少進(jìn)入齒輪副嚙合面的漂浮物和小顆粒數(shù)量，防止輪齒磨損過(guò)快引起振動(dòng)。（4）在大齒圈上下齒輪罩接合面之間及觀察孔與罩體之間夾一層廢橡膠片以吸收振動(dòng)，對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行改進(jìn)，采用彈性聯(lián)軸器以調(diào)整小齒輪軸和電機(jī)軸的同軸度誤差，減少振動(dòng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

傳動(dòng)齒輪振動(dòng)會(huì)對(duì)球磨機(jī)的使用壽命造成影響，尤其是傳動(dòng)齒輪，不正常的振動(dòng)會(huì)加速配件的磨損、毀壞；另外傳動(dòng)齒輪副會(huì)直接對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成影響，因此實(shí)際生產(chǎn)中，操作人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握操作技術(shù)，規(guī)范自身的操作，以此降低齒輪振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生率，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行控制。另外，還應(yīng)當(dāng)從制造齒輪方面著手，提高制造精度，并確保齒輪的安裝符合安裝標(biāo)準(zhǔn)要求，并在安裝合理的基礎(chǔ)上采用合理的密封、潤(rùn)滑方式。并落實(shí)日常維護(hù)、點(diǎn)檢，以此降低齒輪副出現(xiàn)振動(dòng)的幾率，提高球磨機(jī)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]郭飆，段福海，胡青春.塑料行星齒輪系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲特性的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2009（4）：8-10.

[2]王淑珍，趙紅霞.球磨機(jī)減速機(jī)振動(dòng)測(cè)試和運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的研制和應(yīng)用[J].振動(dòng)與沖擊，2006（2）：171-174.

[3]閆存富，李建偉，劉軍.球磨機(jī)傳動(dòng)裝置失效形式分析[J].煤礦機(jī)械，2010，31（12）：155-157.