呂曉序 佟城城 高成鳳

摘要：齒輪作為某些化工機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)制，發(fā)揮著非常重要的作用，直接影響著化工機(jī)械的正常運(yùn)行。所以當(dāng)化工機(jī)械齒輪發(fā)生故障時(shí)，需要對其進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)。當(dāng)前我國對齒輪的維護(hù)方式比較多，但是還不夠全面，有些維護(hù)方法比較局限，不具有廣泛性。于是文章將研究化工機(jī)械齒輪故障的維護(hù)方法，提出了兩種維護(hù)方式，分別為激光熔覆技術(shù)的維護(hù)和熱脹法的維護(hù)，這兩種維護(hù)方法各具特色，應(yīng)用范圍較為廣泛，且其具有特殊性。然后再以球磨機(jī)作為研究對象，分析其齒輪出現(xiàn)的問題，再針對問題提出相應(yīng)的維護(hù)方法，經(jīng)過對球磨機(jī)齒輪故障的維護(hù)，維護(hù)效果比較明顯，使其又能繼續(xù)投入使用。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械;齒輪;故障;維護(hù)

中圖分類號：TQ050.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）12-0077-04

在化工機(jī)械實(shí)際的生產(chǎn)加工中，齒輪出現(xiàn)故障就直接影響到化工機(jī)械的傳動(dòng)，就會(huì)造成化工機(jī)械的生產(chǎn)效率，從而減少了企業(yè)的效益?；C(jī)械齒輪發(fā)生故障的主要形式有：齒輪折斷、變形、齒面點(diǎn)蝕、磨損、膠合等，這些問題的出現(xiàn)都會(huì)給化工機(jī)械造成一定程度的影響，需要及時(shí)的采取維護(hù)方法。傳統(tǒng)的維護(hù)方式包含著：鑲齒、變位齒輪、堆焊、更換齒輪等，這些方式對一般的化工機(jī)械齒輪能夠起到一定的作用，但是對于不同的化工機(jī)械齒輪出現(xiàn)的不同問題，需要有針對性的選擇合適的方式進(jìn)行維護(hù)[1]。本文將研究化工機(jī)械齒輪發(fā)生故障后的維護(hù)方法，所以本文主要提出了兩種新的維護(hù)方法，然后再以某化工球磨機(jī)為研究對象，分析其齒輪出現(xiàn)的問題，然后才去合適的方式對其進(jìn)行解決。本文的研究的目的在于分析更多的新方法用于化工機(jī)械齒輪故障的維護(hù)中，能夠達(dá)到很好的故障維護(hù)效果。

1 化工機(jī)械齒輪故障維護(hù)應(yīng)用激光熔覆技術(shù)分析

激光熔覆技術(shù)就是在某物體表面加入熔覆材料，然后再用激光束將其與物體表面融為一體，物體的表面就被熔覆材料所覆蓋，可以增加物體的表面耐腐蝕、耐磨、抗氧化等作用[2]。

因?yàn)榧す馊鄹布夹g(shù)的有點(diǎn)比較突出，所以在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛。它的應(yīng)用目的主要在于3個(gè)方面，分別為快速成型、表面改性、表面修復(fù)。激光熔覆技術(shù)雖然應(yīng)用較為廣泛，但是在對于齒輪的維護(hù)應(yīng)用上卻比較少，因?yàn)榧す馄鞯墓β时容^小，對齒輪的維護(hù)效果不怎么樣。但是隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，如今大功率的激光器越發(fā)的普及，這樣讓齒輪維護(hù)上提供了一種新的方式。

化工機(jī)械有很多采用的是開式齒輪傳動(dòng)方式，這種方式相對而言制造比較簡單，而且齒輪出現(xiàn)問題時(shí)能夠方便更換。但是化工機(jī)械一般情況下所工作的環(huán)境比較惡劣，會(huì)受到很大的荷載作用，而且還容易被腐蝕侵害、潤滑不良，化工機(jī)械在長期的工作之下，齒輪就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重磨損情況[3]，如圖l所示。

傳統(tǒng)的對化工機(jī)械齒輪的維護(hù)方式可以起到一定程度的作用，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，維護(hù)的要求變高，傳統(tǒng)的方式就會(huì)慢慢被新的方式所取代。激光熔覆技術(shù)有著很好的優(yōu)勢，關(guān)注度比較高，它所設(shè)計(jì)到的學(xué)科領(lǐng)域也很多。激光熔覆的主要優(yōu)勢如下所示[4-5]。

1）激光作用于物體表面時(shí)，熱影響區(qū)域很小，而且對物體的變形影響很小，也不會(huì)破壞物體的力學(xué)性能。

2）激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，很多材料都可以進(jìn)行熔覆，幾乎沒有限制。

3）通過激光將熔覆材料與物體結(jié)合是冶金結(jié)合，所以強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度很大。

4）激光熔覆技術(shù)的操作比較容易收到控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化比較容易。

5）覆蓋在物體表面的熔覆層結(jié)構(gòu)很密實(shí)、也很穩(wěn)定，能夠?qū)ξ矬w表面起到一定的加強(qiáng)作用。

2 化工機(jī)械齒輪故障維護(hù)應(yīng)用熱脹法分析

金屬或者合金本身會(huì)有一定的形變性能，熱脹法就是利用金屬的這種形變性能，通過在金屬表面施加一定的力量使金屬改變集合形狀而金屬自身不會(huì)受到損壞的一種方式。通過熱脹法維護(hù)零件的一般情況下時(shí)壓力加工的方式，其工作的對象是零部件而不是毛坯。這種方法的原理就是就是將零部件沒有工作的地方的部分金屬放到已經(jīng)被磨損的部位，然后將磨損的部位進(jìn)行恢復(fù)，即零部件恢復(fù)名義尺寸。所以通過使用這種方式就會(huì)改變零部件的外形，也會(huì)改變化工機(jī)械的結(jié)構(gòu)和性能。將熱脹法運(yùn)用到化工設(shè)備齒輪的故障維護(hù)中，我國已經(jīng)有人在嘗試，但是目前還沒有出現(xiàn)完成的工藝維護(hù)方式。

本文以其他相關(guān)的工藝作為參考，提出了一種維護(hù)化工機(jī)械滲碳齒輪的方式。化工機(jī)械齒輪很多情況下是因?yàn)殚L期的磨損而導(dǎo)致齒輪表面出現(xiàn)磨損而失效，這時(shí)只是齒輪的表面被磨損掉一些材料，而化工機(jī)械的其他部位存在充足的材料可以供于磨損部位的填充。然后再設(shè)計(jì)合適的模具，對齒輪進(jìn)行限制作用，以保證徑向自由度。比如以含有輪轂的化工機(jī)械為研究對象，使用加熱處理的方式讓齒輪和輪轂變形，此時(shí)齒輪的外形就會(huì)變大，然后再通過進(jìn)一步的加工及熱處理，就可以制造出性能相同的齒輪。圖2即為熱脹法對化工機(jī)械齒輪故障維護(hù)的示意圖。

某些化工機(jī)械中含有側(cè)減速器，其中的被動(dòng)齒輪很多情況下所采用材料為20Cr2Ni4A，硬度可以超過HRC57，但是在實(shí)際的運(yùn)行過程中，一段時(shí)間后齒面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況，如圖3所示。

出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，必然需要給出合理的方式對其進(jìn)行解決，有一種方式就是使用堆焊修復(fù)，這種方式就是在被磨損的齒輪表面焊接一層硬度非常高的材料已達(dá)到齒輪維護(hù)的作用。但是由于滲碳齒輪的含碳量非常高，會(huì)對堆焊工藝造成很大的影響，不利于施工和不能達(dá)到滿意的效果。為了達(dá)到滿意的效果需要消費(fèi)高額的成本和復(fù)雜的工藝，而且施工會(huì)非常的困難，甚至無法完成，所以用這種方式對化工機(jī)械齒輪故障的維護(hù)是無法實(shí)施的。但是使用熱脹法能夠解決掉這些問題。不會(huì)因?yàn)榱悴考牟牧隙兴拗疲僮鬏^為簡單，而且還能夠節(jié)約成本，還有助于環(huán)保節(jié)能，能夠?qū)⒉牧涎h(huán)利用。最重要的是熱脹法能夠很快、很明顯的將受損的齒輪進(jìn)行恢復(fù)尺寸，且加工余量小，這種方式特別適合盤狀齒輪的維護(hù)。

3 球磨機(jī)齒輪故障的維護(hù)分析

3.1球磨機(jī)大小齒輪嚙合故障原因

以某在役球磨機(jī)為研究對象，該研磨機(jī)至今已使用了大約三年的時(shí)間，期間小齒輪因?yàn)閾p壞已經(jīng)更換，但是也存在輕微的振動(dòng)，后來，小齒輪和軸承被損壞，進(jìn)行了及時(shí)的修理，再投入使用，現(xiàn)在小齒輪又在此的被損壞了。

通過對球磨機(jī)的故障進(jìn)行檢測，最后的檢測結(jié)果如表1所示，從表1中可以分析得出球磨機(jī)的大齒輪徑向跳動(dòng)量、齒頂和齒測間隙不符合規(guī)范，全部都超過了球磨機(jī)的安裝允許范圍。

通過的檢測結(jié)果可以分析出球磨機(jī)大小齒輪主要存在以下兩種問題：

1）大齒輪的接頭跳動(dòng)量比較大，大約高出標(biāo)準(zhǔn)值的50%，究其原因是大齒輪的齒面上所受到的荷載分布不均勻所造成的。檢驗(yàn)的方式就是在大齒輪的齒面上涂抹上紅丹粉，然后再讓其運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)大齒輪大約有25%的齒面接觸斑點(diǎn)比較少，并且，主要集中在一半的齒輪上，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因就是大小齒輪的嚙合程度不好，就會(huì)造成小齒輪較少的部分反而承受更大的荷載，在運(yùn)行過程中過不了對久就會(huì)被損壞。然后再進(jìn)一步的檢測，出現(xiàn)大齒輪的這種問題主要原因就是大齒輪的毛坯件其內(nèi)部存在的應(yīng)力還沒有消失，將其運(yùn)用到球磨機(jī)上時(shí)這種應(yīng)力就會(huì)繼續(xù)的釋放，從而導(dǎo)致大齒輪應(yīng)力沒有釋放完的那部分出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，齒輪的形狀發(fā)生了變化，齒輪的接頭處就會(huì)發(fā)生比較大的跳動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)小齒輪與受到變形的大齒輪嚙合時(shí)，齒面就會(huì)存在荷載不均勻，并且壓應(yīng)力集中現(xiàn)象，小齒輪長時(shí)間的運(yùn)行必然會(huì)受到疲勞，當(dāng)達(dá)到一定時(shí)間后，小齒輪就會(huì)被損壞，這樣就會(huì)減少小齒輪的使用壽命。

2）大齒輪和小齒輪的基準(zhǔn)軸線不在一水平面上。檢測的方式是壓鉛法，該方法可以直接有效的反映出大齒輪和小齒輪的基準(zhǔn)軸線不在同一水平上。然后再對球磨機(jī)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)小齒輪的安裝不夠牢固，大齒輪負(fù)有很大的荷載會(huì)對小齒輪產(chǎn)生擠壓。小齒輪的承軸座就會(huì)隨著時(shí)間的流逝而發(fā)生位移，從而造成小齒輪與大齒輪的基準(zhǔn)軸線發(fā)生移動(dòng)。兩者的基準(zhǔn)軸線不平行，其在嚙合的過程中，齒頂就會(huì)承受過大的力量，這種原因也會(huì)致使小齒輪發(fā)生損壞。

3.2大小齒輪嚙合的修護(hù)方式

1）針對大小齒輪的接觸面出現(xiàn)斑點(diǎn)的的修護(hù)方式。采用的方式為手動(dòng)磨削，該方式操作比較簡單，就是對斑點(diǎn)較少的大齒輪齒面凸起來的地方將其磨削，大齒輪的飛邊地方也要進(jìn)行削平。此方法對大小齒輪嚙合程度有所提高，沒修護(hù)前，接觸面斑點(diǎn)是50%，修護(hù)之后可以達(dá)到80%，其嚙合改善還是比較明顯的。

2）針對大小齒輪的軸線不在一個(gè)水平面上的處理方式。首先是需要計(jì)算出齒頂間隙的數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)對大小齒輪軸向進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方式有兩種，如圖4所示。第一種方式就是對大齒輪的軸線進(jìn)行調(diào)整，不改變小齒輪的軸線。這種方式的調(diào)整，因?yàn)榇簖X輪與球磨機(jī)的軸線是重合的，就要對球磨機(jī)的前軸瓦座進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)的距離為2.317cm，由于這個(gè)移動(dòng)的距離比較大，就會(huì)很大程度的增加調(diào)整的時(shí)間，而且好需要重新采取刮瓦處理。此方法過于麻煩，不利于操作，且耗時(shí)長，所以不適于此軸線平行度的調(diào)整。第二種方式就是對小齒輪的軸線進(jìn)行調(diào)整，不改變大齒輪的軸線。該方式就是對小齒輪的軸承進(jìn)行調(diào)整，然后通過壓鉛法測定齒頂間隙，看大小齒輪的軸線是否在一水平，該平行度也不需要完全的平行，只需要達(dá)到一定的允許范圍。該方式能夠很好的調(diào)整兩個(gè)軸線的平行度，但是也存在缺點(diǎn)，就是要對小齒輪軸承座、慢速盤車裝置、球磨機(jī)主電機(jī)都要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的地方就比較多，但是相比于第一種方式，該方式更加的有效，簡單，所以該球磨機(jī)的大小齒輪嚙合調(diào)整采取第二種方式。

表2為調(diào)整好周基準(zhǔn)線后的齒輪嚙合情況，從表中可以看出，調(diào)整后的大小齒輪嚙合情況能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。從表2中可以看出齒頂間隙測量的平均值超過了參考標(biāo)準(zhǔn)的值，但是超出的程度不大，對大小齒輪的嚙合產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。

通過上述對大小齒輪嚙合的維護(hù)之后，為了防止小齒輪的軸承受到較大的荷載作用，以免造成大小齒輪的軸線又不在一水平上，采取了用鋼板通過焊接的方式安裝在小齒輪的軸承座上，為了讓軸承更加的固定，從而能夠抵抗大齒輪對小齒輪的徑向推力。

從上述對球磨機(jī)齒輪的維護(hù)可知，除了大齒輪跳動(dòng)超出允許范圍沒有進(jìn)行維護(hù)之外，其他的問題都已經(jīng)解決，為什么只對該問題沒有解決呢？其中最主要的原因在于齒輪已經(jīng)變形了，該問題比較嚴(yán)重，一些簡單的人工操作沒法對這個(gè)問題進(jìn)行維護(hù)。通過對球磨機(jī)齒輪的維護(hù)，球磨機(jī)又能再次的被運(yùn)用于加工生產(chǎn)中，且維護(hù)過后的球磨機(jī)運(yùn)行比較平穩(wěn)，之前會(huì)存在振動(dòng)現(xiàn)象，維護(hù)后的球磨機(jī)現(xiàn)在基本上沒有了，能夠達(dá)到正常運(yùn)行的目的。

4 結(jié)語

本文通過將激光熔覆技術(shù)和熱脹法運(yùn)用于化工機(jī)械齒輪故障的維護(hù)中能夠發(fā)揮比較好的效果，并且其各具優(yōu)勢，能夠廣泛的應(yīng)用與不同的齒輪中。通過對球磨機(jī)進(jìn)行案例分析，提出齒輪的問題，然后在針對問題找出合理的解決方法，最后的維護(hù)結(jié)果能夠讓球磨機(jī)再次的投入使用。將來，科學(xué)技術(shù)將會(huì)越發(fā)的發(fā)達(dá)，解決化工機(jī)械齒輪故障的維護(hù)方式將會(huì)更加的豐富多樣，并且修復(fù)效果將會(huì)更加的優(yōu)異，文章只是對化工機(jī)械齒輪提出了兩種維護(hù)方法，還是不夠全面。

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