蒙秀松

摘 要：對(duì)于開(kāi)式齒輪流體脂是否失效是否進(jìn)行更換不能及時(shí)監(jiān)控的問(wèn)題，本文提出一種水泥回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪磨損在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪潤(rùn)滑情況檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)采樣、樣品處理、在線(xiàn)檢測(cè)，能夠直觀、及時(shí)地了解潤(rùn)滑狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：開(kāi)式齒輪;磨損;在線(xiàn)檢測(cè)

引言

在水泥生產(chǎn)設(shè)備中，存在較多的開(kāi)式齒輪，例如水泥回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪，這里開(kāi)式齒輪一般采用流體潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑;開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中易落入灰塵、屑等外部介質(zhì)而造成潤(rùn)滑油污染，齒輪易于產(chǎn)生磨料磨損。在現(xiàn)有水泥生產(chǎn)領(lǐng)域所使用的開(kāi)式齒輪均面臨較復(fù)雜工況，對(duì)開(kāi)式齒輪潤(rùn)滑，一般是采用定期更換流體脂，間隔時(shí)間也是按照生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)獲得，但對(duì)于開(kāi)式齒輪的潤(rùn)滑情況，特別是流體脂是否失效是否進(jìn)行更換并不能及時(shí)監(jiān)控，在外部污染較嚴(yán)重時(shí)，一般設(shè)備發(fā)生較大異響等情況時(shí)，維護(hù)人員才發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑失效，需要更換潤(rùn)滑;但往往這時(shí)候開(kāi)式齒輪已經(jīng)受到破壞或者嚴(yán)重?fù)p毀，更嚴(yán)重時(shí)需要設(shè)備停機(jī)更換開(kāi)式齒輪;這樣造成設(shè)備使用壽命降低、維護(hù)成本增加及影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。

1齒輪磨損的基本形式

在水泥行業(yè)中的燒成和生料、熟料、煤的破碎等工藝設(shè)備中，大型開(kāi)式齒輪常被選作設(shè)備的主要驅(qū)動(dòng)單元。其傳動(dòng)齒輪長(zhǎng)期處于低速、重載、大沖擊力的工況中，齒輪表面往往會(huì)出現(xiàn)不同形式的損傷，繼而導(dǎo)致齒面金屬材料的遺失，改變齒輪的幾何尺寸，嚴(yán)重影響齒輪副的使用壽命，降低生產(chǎn)的連續(xù)性。磨損是指由于機(jī)械、化學(xué)或其它因素導(dǎo)致材料的慢速損失，齒輪表面發(fā)生改變。并非所有的磨損都定義為損傷，對(duì)于大型開(kāi)式齒輪，齒輪運(yùn)行初期發(fā)生的正常磨損有利于改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和潤(rùn)滑條件。

1.1正常磨損

這種磨損發(fā)生在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的早期階段，粗糙的開(kāi)式齒輪表面的機(jī)加工痕跡逐漸消失，齒面呈光亮狀態(tài)，常稱(chēng)為跑合磨損。磨光和中等磨損都屬于正常磨損類(lèi)型。正常磨損的形貌特征：磨光是一種緩慢的磨合，兩接觸齒面的凹凸不平逐漸被磨去，機(jī)加工痕跡逐漸消失，齒面粗糙度大為降低，因此產(chǎn)生光滑的齒面，磨光對(duì)改善齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有積極的促進(jìn)作用。中等磨損齒面的特征是兩齒面都有金屬移失，在節(jié)曲面附近出現(xiàn)一條連續(xù)的條帶，在壽命以?xún)?nèi)的正常磨損并不影響齒輪的使用。

用于轉(zhuǎn)窯類(lèi)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的齒輪精度在8～9級(jí)?（AGMG?2000），用于管磨類(lèi)設(shè)備的齒輪精度在9～10級(jí)?（AGMG?2000）。因此，大型開(kāi)式齒輪副在運(yùn)轉(zhuǎn)初期，接觸面積小，存在局部過(guò)載，高點(diǎn)的局部接觸應(yīng)力往往超過(guò)材料的接觸疲勞強(qiáng)度，疲勞裂紋就會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)。若此類(lèi)疲勞裂紋不能快速消除，疲勞裂紋會(huì)持續(xù)發(fā)展成點(diǎn)蝕損傷。

1.2磨料磨損

磨料磨損是指由于混在潤(rùn)滑劑中的堅(jiān)硬顆粒（如砂粒、銹蝕物、金屬雜質(zhì)等），在齒面嚙合時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，使齒面材料發(fā)生遺失或錯(cuò)位。齒面上嵌入堅(jiān)硬的顆粒，也會(huì)造成磨料磨損。磨料磨損的形貌特征：齒面出現(xiàn)不同尺寸的分散凹坑，其邊緣比較圓滑。

1.3過(guò)度磨損

過(guò)度磨損是指由于長(zhǎng)期使用性能欠缺的潤(rùn)滑劑，抗磨損性能差，摩擦系數(shù)過(guò)高，大的滑動(dòng)摩擦力使輪齒表面快速磨損，從而使齒輪副達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。過(guò)度磨損的形貌特征：齒輪表面明顯粗糙，嚴(yán)重時(shí)齒廓失去漸開(kāi)線(xiàn)形狀，通常過(guò)度磨損的齒輪伴隨著膠合、擦傷等損傷，但由于磨損較快，不易出現(xiàn)裂紋和點(diǎn)蝕。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

水泥回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪磨損在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：箱體，以及安裝在箱體上的取樣組件、稀釋組件、過(guò)濾組件、拍照組件和控制單元。

箱體，安裝在開(kāi)式齒輪一側(cè)地面上;取樣組件，安裝在箱體上端，包括取樣刮板、滑動(dòng)塊、光桿、絲桿、導(dǎo)向架和驅(qū)動(dòng)電機(jī);稀釋組件，包括升降架、稀釋箱、稀釋液箱和振動(dòng)器，過(guò)濾組件，包括濾板、濾板夾、用于疊放濾板的濾板放置架和電動(dòng)推桿;拍照組件，相鄰濾板夾設(shè)置;拍照組件包括相機(jī)、LED燈、水平皮帶機(jī)，水平皮帶機(jī)另一端位于相機(jī)鏡頭正下方，LED燈設(shè)置在相機(jī)鏡頭四周的箱體內(nèi)壁;控制單元，控制單元電連接取樣組件、稀釋組件、過(guò)濾組件和拍照組件;控制單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控室上位機(jī)。

2.2系統(tǒng)工作原理

控制單元控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使得取樣刮板移動(dòng)到開(kāi)式齒輪上并與齒輪接觸完成取樣，再將取樣刮板移到稀釋箱中，并通過(guò)升降架帶動(dòng)稀釋箱上移將取樣刮板收納并由水泵泵入稀釋液進(jìn)行取樣稀釋;稀釋完成后，升降架帶動(dòng)稀釋箱下移并壓緊位于濾板夾上的濾板，控制單元控制稀釋箱的端口閥門(mén)打開(kāi)完成過(guò)濾;控制單元控制電動(dòng)推桿推動(dòng)新的濾板移動(dòng)到濾板夾上，并使得過(guò)濾完成的濾板移送到水平皮帶機(jī)上，水平皮帶機(jī)帶動(dòng)濾板移動(dòng)到相機(jī)下方并完成高清拍照，控制單元將拍照數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控室上位機(jī)中，監(jiān)控室上位機(jī)分析拍照數(shù)據(jù)并得到分析結(jié)果。分析過(guò)程中采用設(shè)置對(duì)照組對(duì)比，先獲取剛更好潤(rùn)滑脂時(shí)候開(kāi)式齒輪的采樣，即按照上述流程操作，將得到的拍照數(shù)據(jù)作為對(duì)照數(shù)據(jù);在后續(xù)自動(dòng)化檢測(cè)時(shí)，樣品的拍照數(shù)據(jù)與對(duì)照數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，具體是對(duì)圖片數(shù)據(jù)處理依次經(jīng)過(guò)圖片灰度處理、計(jì)算所有像素平均值、通過(guò)感知哈希算法獲取兩者之間差值，根據(jù)該差值判定齒輪磨損情況。

先進(jìn)性在于提供了自動(dòng)化采樣檢測(cè)的檢測(cè)箱或檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)取樣組件、稀釋組件、過(guò)濾組件、拍照組件和控制單元等依次實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)式齒輪中潤(rùn)滑脂的取樣、稀釋、過(guò)濾、拍照和檢測(cè)分析，可以直接在線(xiàn)得到分析結(jié)果;相比現(xiàn)有技術(shù)，檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化，檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化，檢測(cè)做到全天候。

3結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)開(kāi)放式齒輪依次取樣、稀釋、吸附、分析步驟后得到潤(rùn)滑油脂狀態(tài)的分析結(jié)構(gòu)，其取樣結(jié)構(gòu)更加能夠反映齒輪實(shí)際遇到的潤(rùn)滑情況，能夠準(zhǔn)確反映開(kāi)放式齒輪真實(shí)運(yùn)行情況，便于維護(hù)人員及時(shí)了解開(kāi)放式齒輪的潤(rùn)滑情況，從而了解設(shè)備整體運(yùn)行狀況，對(duì)設(shè)備維護(hù)監(jiān)控提供了強(qiáng)有力的支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]叢曉靜.回轉(zhuǎn)窯大小齒輪磨損原因分析及解決方案[J].水泥技術(shù)，2017（1）：60-63.

[2]肖友剛，劉義倫，李學(xué)軍.一種回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行狀態(tài)分析與監(jiān)測(cè)的方法——零位移方向鍵相法[J].水泥，2004， 08（8）：43-43.

[3]蔣建純.機(jī)械磨損系統(tǒng)控制及實(shí)例[J].中南礦冶學(xué)院學(xué)報(bào)，1990， 021（005）：520-526.