王 正

（哈密博倫礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 哈密 839000）

球磨機(jī)作為廣泛運(yùn)用于礦業(yè)、冶金業(yè)以及生產(chǎn)水泥的磨礦設(shè)備，以其實(shí)用性而著稱(chēng)。但也因機(jī)械構(gòu)造簡(jiǎn)單，身為其內(nèi)部主要部件的齒輪就經(jīng)常性受到關(guān)注。一般來(lái)說(shuō)齒輪的壽命介于6到10年之間，只要是齒輪在機(jī)器內(nèi)工作，就會(huì)不可避免的發(fā)生磨損。因此，怎樣令機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，于同樣的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)很大程度上減少齒輪面的磨損，就成了需要探討的問(wèn)題。再依據(jù)這些問(wèn)題，提出更為實(shí)用的解決方案。

1 礦業(yè)球磨機(jī)在使用過(guò)程中齒輪磨損的原因

礦業(yè)球磨機(jī)在使用過(guò)程中，齒輪會(huì)出現(xiàn)一定的磨損情況，這屬于正?，F(xiàn)象。但在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，往往是因?yàn)槿藶椴僮鞯膯?wèn)題，和機(jī)器本身運(yùn)行中快速損耗所產(chǎn)生的不可逆情況所決定的。加上球磨機(jī)本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，導(dǎo)致制造成本相對(duì)低廉，所以對(duì)安裝精度要求也不高。圖1為球磨機(jī)外觀示意圖。

圖1 球磨機(jī)外觀示意圖

盡管這樣，礦業(yè)磨球機(jī)的損耗和維修成本卻居高不下，這主要因?yàn)楫?dāng)中的大小齒輪使用壽命很短。以之前的維修經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，每過(guò)兩個(gè)球磨機(jī)的大修周期，就要更換一次大小齒輪。

本文將對(duì)幾個(gè)主要影響球磨機(jī)使用壽命的原因進(jìn)行分析，并提出對(duì)策方案。

1.1 材質(zhì)硬度影響齒輪壽命

球磨機(jī)齒輪材質(zhì)的硬度，和生產(chǎn)齒輪的材質(zhì)息息相關(guān)。依據(jù)國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)，礦業(yè)球磨機(jī)的大齒輪硬度標(biāo)準(zhǔn)必須保持在Hb300以上，小齒輪的標(biāo)準(zhǔn)則在HRC45以上。也就是說(shuō)，如果是按照國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的齒輪，是完全可以堅(jiān)持到下一個(gè)維修周期的。但就目前球磨機(jī)齒輪的檢修和更換速度來(lái)看，許多廠家生產(chǎn)的大小齒輪硬度均處于標(biāo)準(zhǔn)之下。而且在使用者實(shí)際使用球磨機(jī)的過(guò)程中，往往會(huì)為了能夠做到快速、省時(shí)的檢修機(jī)器齒輪。不會(huì)在機(jī)器使用初期和更換大小齒輪前對(duì)齒輪進(jìn)行內(nèi)部應(yīng)力的相關(guān)處理工作[1]。這樣低于標(biāo)準(zhǔn)硬度、后續(xù)使用處理工序也并不得當(dāng)?shù)凝X輪，自然并不具備較長(zhǎng)的使用壽命。

1.2 球磨機(jī)齒輪面密封性不強(qiáng)

除了齒輪在生產(chǎn)過(guò)程中所運(yùn)用的材質(zhì)，直接決定了齒輪的使用壽命外。當(dāng)每個(gè)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相契合的斷面，密封性不夠好的時(shí)候，會(huì)直接導(dǎo)致球磨機(jī)的大齒輪面發(fā)生嚴(yán)重磨損。這是因?yàn)樵趯?duì)球磨機(jī)大齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般都會(huì)提前預(yù)留一些余量，以便于后期投入使用前能夠更好的安裝調(diào)試。并且如果參照國(guó)家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，大齒輪的各齒輪面是允許出現(xiàn)一定程度的數(shù)值誤差的[2]。結(jié)合分析現(xiàn)有的齒輪加工技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)大多數(shù)齒輪加工時(shí)，會(huì)選用端面加壓工藝，該工藝本身是具有明顯優(yōu)勢(shì)的。用端面加壓工藝生產(chǎn)的齒輪，在投入使用初期可以保證齒輪面密封性。但是隨著球磨機(jī)運(yùn)行使用一段時(shí)間以后，內(nèi)部齒輪端面的自帶毛氈，就會(huì)因?yàn)槭艿綌D壓造成彈性減弱，最終導(dǎo)致齒輪逐漸失去原有的密封性。隨著毛氈失效密封性減弱，齒輪間的縫隙就會(huì)增大，加之礦業(yè)球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)粉塵和其他雜質(zhì)，這些粉塵和雜質(zhì)一旦進(jìn)入到齒輪因密封性不好而產(chǎn)生的縫隙當(dāng)中，就會(huì)產(chǎn)生更為嚴(yán)重的磨損，直接影響齒輪的壽命，還會(huì)傷害機(jī)器，為后續(xù)的檢修和保養(yǎng)工作帶來(lái)了困難。

1.3 齒輪潤(rùn)滑油的選用影響齒輪壽命

潤(rùn)滑油的選取和潤(rùn)滑的方式，很大程度上也決定了齒輪使用的壽命。大小齒輪安裝到球磨機(jī)對(duì)應(yīng)位置上，后續(xù)就需要進(jìn)行上油潤(rùn)滑的工作。這是因?yàn)閮蓚€(gè)嚙合的齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，不斷地摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，進(jìn)一步也會(huì)對(duì)齒輪形成不可逆的損耗。這樣來(lái)看，在齒輪間涂抹潤(rùn)滑油不光是為了冷卻因摩擦產(chǎn)生的溫度，還能夠有效減少摩擦，延緩齒輪磨損的速度。因此，就不得不提到對(duì)齒輪潤(rùn)滑油的選取，這直接影響著齒輪壽命。但在球磨機(jī)實(shí)際投入使用的過(guò)程中，齒輪潤(rùn)滑油的選用往往十分隨意，很多操作人員并沒(méi)有認(rèn)真了解和選取不同參數(shù)的潤(rùn)滑油，所選潤(rùn)滑油可能并不適合對(duì)球磨機(jī)齒輪進(jìn)行潤(rùn)滑，甚至為了節(jié)約成本，而選用一些劣質(zhì)的潤(rùn)滑油。礦業(yè)球磨機(jī)一旦加入了并不適合機(jī)器本身的或者劣質(zhì)的潤(rùn)滑油，不光潤(rùn)滑效果大打折扣，還會(huì)因?yàn)闈?rùn)滑油成膜后的封閉度不夠，加速齒輪的磨損和對(duì)球磨機(jī)其他金屬部件的腐蝕。

2 防止礦業(yè)球磨機(jī)齒輪磨損的對(duì)策

2.1 嚴(yán)格齒輪生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)提高齒輪硬度

針對(duì)礦業(yè)球磨機(jī)齒輪磨損的問(wèn)題，應(yīng)將重點(diǎn)放在提高齒輪生產(chǎn)加工的精度，以及生產(chǎn)齒輪用料的硬度提升上。眾所周知，物體表面越粗糙，接觸后的產(chǎn)生摩擦力也就越大。由此可知，當(dāng)齒輪表面加工精度不夠，投入使用后就會(huì)快速磨損鈍化。加上目前我國(guó)在生產(chǎn)此類(lèi)齒輪時(shí)多選用ZG45材料，因?yàn)檫@種材料的淬火難度高，故而在投入使用后，齒輪的耐磨情況與預(yù)期耐磨效果仍有一定的差距。因此，精細(xì)齒輪加工的工藝、把控齒輪加工的用料就顯得極為重要。

2.2 投入使用前做好齒輪的檢修工作

礦業(yè)球磨機(jī)在投入使用前，除了要對(duì)其他金屬元件進(jìn)行檢查，還需要對(duì)齒輪進(jìn)行更為細(xì)致的檢查工作。齒輪在投入使用后，其齒輪面的狀態(tài)是很容易被肉眼觀察出來(lái)的。這需要保養(yǎng)檢修人員的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從安裝齒輪進(jìn)入球磨機(jī)的伊始就掌握大小兩個(gè)齒輪的狀況。在齒輪正式投入使用前排查所有在安裝時(shí)可能出現(xiàn)的漏洞，及時(shí)添加符合齒輪潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)的潤(rùn)滑油對(duì)球磨機(jī)和齒輪進(jìn)行保護(hù)，以便更好地規(guī)避后期機(jī)器使用過(guò)程中，兩個(gè)齒輪可能會(huì)發(fā)生的問(wèn)題。

2.3 科學(xué)合理地選用球磨機(jī)齒輪潤(rùn)滑油

在球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，離不開(kāi)潤(rùn)滑油的使用。這能對(duì)機(jī)器起到冷卻和潤(rùn)滑的作用，最終直接影響了齒輪的磨損度?？茖W(xué)合理地選用球磨機(jī)齒輪潤(rùn)滑油，是抑制齒輪磨損的重要手段之一。當(dāng)前，各種形態(tài)、各種品牌的潤(rùn)滑產(chǎn)品種類(lèi)繁多，主要分為潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、固態(tài)潤(rùn)滑劑三大類(lèi)。潤(rùn)滑脂和固態(tài)潤(rùn)滑劑的與潤(rùn)滑油相比具有黏附能力強(qiáng)、抗震性好、承載性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。但因在使用后成膜的邊界強(qiáng)度差，且流動(dòng)性差，綜合來(lái)看還是潤(rùn)滑油的優(yōu)勢(shì)更為明顯。并且又因?yàn)闈?rùn)滑油還具體分為機(jī)械油和齒輪油，其中齒輪油的粘度更高、油性更佳，油體含有的極性物質(zhì)更多，齒輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中更容易形成封閉性高的油膜。所以在球磨機(jī)齒輪潤(rùn)滑工作中，最好還是選用專(zhuān)業(yè)的齒輪油，延長(zhǎng)機(jī)器元件和齒輪的使用壽命，減少損耗、降低成本。

2.4 調(diào)整齒輪轉(zhuǎn)向減少齒輪磨損

前文提到了齒輪潤(rùn)滑方式?jīng)Q定齒輪使用壽命，除此之外，就不得不提到另一個(gè)對(duì)齒輪壽命影響非常大的因素，那就是對(duì)球磨機(jī)齒輪轉(zhuǎn)向的要求。具體的齒輪角度以及轉(zhuǎn)向的問(wèn)題如圖2所示。

圖2 球磨機(jī)齒輪在運(yùn)行過(guò)程中具體角度及轉(zhuǎn)向示意圖

通過(guò)對(duì)圖1的分析，能夠基本掌握礦業(yè)球磨機(jī)大小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的具體角度以及單一齒輪的轉(zhuǎn)向，其中小齒輪布置角β和其轉(zhuǎn)向問(wèn)題如圖所示。小齒輪的布置角多為20°左右，等同于齒輪壓力角。此時(shí)可得知小齒輪正壓力P1的方向垂直向上，這樣就使轉(zhuǎn)動(dòng)軸承受垂直向下的壓力。這樣穩(wěn)定的力度，對(duì)小齒輪軸承上的聯(lián)接螺栓和地腳螺栓的工作有幫助，使其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。之后由于P1是垂直向上的，這就能夠減小球磨機(jī)傳動(dòng)端主軸承的受力，從而進(jìn)一步改善主軸承的磨損情況。此外，如果實(shí)際轉(zhuǎn)向與圖示相反，會(huì)直接導(dǎo)致螺栓松動(dòng)斷裂。在實(shí)際安裝球磨機(jī)時(shí)，為了能夠節(jié)省空間，可以讓球磨機(jī)主軸承和轉(zhuǎn)動(dòng)軸承位于同一平面，這樣就能夠便于小齒輪的更換，減少占地面積。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)礦業(yè)球磨機(jī)內(nèi)部大小齒輪的磨損原因進(jìn)行了初步的分析。并借用具體的用戶操作問(wèn)題，以及相關(guān)示意圖為例，對(duì)延長(zhǎng)齒輪使用壽命的對(duì)策進(jìn)行了整理。在分析現(xiàn)有的幾種，延長(zhǎng)大小齒輪使用壽命的方式方法之后?；旧峡梢愿爬ǔ?，人為操作對(duì)齒輪壽命有直接影響。除了各種方法用以保養(yǎng)齒輪，還應(yīng)該盡量正規(guī)地操作礦業(yè)球磨機(jī)，最終達(dá)到減輕磨損情況，延長(zhǎng)齒輪更換周期的目的。