球磨機(jī)小齒輪失效分析與潤滑方法改進(jìn)
2019-08-27 摘 要：本文針對(duì)我公司750萬噸選礦廠使用的φ5.03×6.4型濕式溢流型球磨機(jī)，分析論述了小齒輪磨損較快，出現(xiàn)點(diǎn)蝕、膠合、塑性變形，齒面節(jié)線處可見點(diǎn)蝕引起的金屬剝落的原因，提出了通過有效的潤滑防止早期點(diǎn)蝕的發(fā)生、抑制或緩解點(diǎn)蝕的發(fā)展。使用專用磨合潤滑劑降低齒面粗糙度，有效防止早期點(diǎn)蝕的出現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：球磨機(jī)；小齒輪磨損；潤滑改進(jìn)
一、問題的提出
安徽開發(fā)礦業(yè)公司750萬噸選礦廠磨礦系統(tǒng)中，采用七臺(tái)球磨機(jī)均為中信重工機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的φ5.03×6.4型濕式溢流型球磨機(jī)，該球磨機(jī)由TM2600-30/2860的同步電動(dòng)機(jī)、D46VC1200型氣動(dòng)離合器、小齒輪、大齒輪、筒體組成。設(shè)備運(yùn)行一年左右時(shí)間，球磨機(jī)小齒輪節(jié)線處可見長300mm、寬30mm的點(diǎn)蝕引起的金屬剝落點(diǎn)蝕，齒頂可見長200mm、寬40mm的塑性變形，齒面溫度分布不均。尤其是4#球磨機(jī)小齒輪齒面擦傷嚴(yán)重，左側(cè)出現(xiàn)一處斷齒事故，造成選礦車間停產(chǎn)12小時(shí)以上。如何解決球磨機(jī)小齒輪磨損較快，延長球磨機(jī)小齒輪使用壽命，減少對(duì)選礦生產(chǎn)的影響，是一個(gè)急需解決的問題。針對(duì)上述問題對(duì)球磨機(jī)小齒輪潤滑方法改進(jìn)進(jìn)行探討。
二、小齒輪的磨損
?。ㄒ唬┬↓X輪磨損現(xiàn)狀的檢查。安徽開發(fā)礦業(yè)公司選礦廠，使用的中信重工5.03×6.4溢流型球磨機(jī)，小齒輪為斜齒輪齒數(shù)21齒，大齒輪292齒，模數(shù)25。筒體工作轉(zhuǎn)速14.4r/min，小齒輪轉(zhuǎn)速200r/min。齒輪輻潤滑系統(tǒng)采用噴灑潤滑，油脂使用南京貝奇爾L-OGBM000型號(hào)潤滑油，每小時(shí)噴油360克，每間隔1500秒對(duì)小齒輪噴油一周，符合少噴勤噴的原則。
5.03×6.4溢流型球磨機(jī)在2011年開始調(diào)試試運(yùn)行，2012年開始正式投產(chǎn)至今，按規(guī)定小齒輪的正常使用壽命在6年（運(yùn)行35040-52560h）以上，球磨機(jī)小齒輪年磨損量應(yīng)在原齒弦厚（以節(jié)園處為準(zhǔn)）的2%以下。我公司使用的5.03×6.4溢流型球磨機(jī)小齒輪在規(guī)定范圍內(nèi)應(yīng)為正常磨損，應(yīng)取得良好潤滑狀態(tài)，粗糙的機(jī)加工痕跡逐漸消失，兩接觸齒面的凹凸不平逐漸被磨去，齒面粗糙度大為降低，在兩齒面會(huì)有金屬移失因此產(chǎn)生光滑的齒面。然而該球磨機(jī)在檢查齒輪磨損狀況時(shí)發(fā)現(xiàn)小齒輪磨損較快，齒面存在不同程度的擦傷、膠合、以及塑性變形。
結(jié)合宏觀檢查方法采用紅外測(cè)溫儀在球磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)小齒輪齒寬方向五點(diǎn)均布溫度進(jìn)行測(cè)量，與近期檢查記錄比較驗(yàn)證小齒輪齒面磨損、受力的變化趨勢(shì)。
以1#球磨機(jī)小齒輪的齒面溫度五點(diǎn)均布曲線為例。可以看出小齒輪齒面溫度分布異常，左側(cè)溫度明顯過高。現(xiàn)場(chǎng)檢查1#球磨機(jī)小齒輪齒面磨損較快，齒面節(jié)線處可見點(diǎn)蝕引起的金屬剝落。
結(jié)合小齒輪齒面溫度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，正確分析小齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，齒輪表面的潤滑狀態(tài)、穩(wěn)定狀況。為我們了解小齒輪齒面磨損的變化趨勢(shì)，分析球磨機(jī)小齒輪齒面磨損較快產(chǎn)生的原因及采取措施起著重要的作用。
?。ǘ┐嬖趩栴}。1#球磨機(jī)小齒輪齒面磨損較快，齒面節(jié)線處可見點(diǎn)蝕引起的金屬剝落。小齒輪溫度分布異常，左側(cè)溫度明顯過高。
2#球磨機(jī)小齒輪齒面嚴(yán)重磨損，齒頂擦傷嚴(yán)重，節(jié)線處可見點(diǎn)蝕引起的金屬剝落，小齒齒面塑性變形嚴(yán)重。
7#球磨機(jī)小齒輪齒面磨損較快，節(jié)線處可見塑性變形，以及點(diǎn)蝕引起的金屬剝落。
（三）分析產(chǎn)生的原因及采取措施。根據(jù)對(duì)球磨機(jī)小齒輪磨損情況的宏觀檢查及齒面溫度測(cè)量。分析球磨機(jī)小齒輪齒面整體磨損嚴(yán)重的主要原因是潤滑油基礎(chǔ)粘度較低，在開式齒輪齒面上不能形成有效潤滑油膜，起不到對(duì)齒面的潤滑保護(hù)作用，齒面金屬直接接觸，導(dǎo)致齒面磨損嚴(yán)重，小齒輪兩端出現(xiàn)“臺(tái)階”，齒面擦傷、膠合、點(diǎn)蝕。
利用計(jì)劃檢修時(shí)間盡快檢查，石墨基潤滑劑中的石墨固體添加劑在噴灑系統(tǒng)的沉淀，清理管路防止造成堵塞，及時(shí)清理齒輪罩內(nèi)的油脂，避免小齒輪帶到廢油參與潤滑。
采取基本措施選用較高粘度的潤滑油，高粘度的潤滑油能夠在齒面形成有效油膜，降低齒面磨損，有效緩解齒面損傷的再次擴(kuò)散。
三、斷齒
?。ㄒ唬┬↓X輪齒面載荷集中。4#球磨機(jī)小齒輪發(fā)現(xiàn)斷齒，斷齒位于齒輪左側(cè)，約50mm齒寬。齒面存在載荷集中，小齒輪齒面擦傷嚴(yán)重，齒面節(jié)線處有塑性變形。對(duì)小齒輪軸承軸向、垂直、水平三個(gè)方向的振動(dòng)檢測(cè)，振動(dòng)值未超出允許范圍。小齒輪齒面溫差為50C，在允許范圍。高溫區(qū)域在齒面中間偏左，齒面左側(cè)明顯載荷集中。應(yīng)盡快停機(jī)清理齒面，檢查是否有其它斷齒裂痕存在。
?。ǘ┱{(diào)整小齒輪軸系與大齒輪的平行關(guān)系。將球磨機(jī)小齒輪軸系兩端聯(lián)軸器脫開，吊起小齒輪裝置認(rèn)真清理軸承座底面。按預(yù)定位置清理軸承座底面接觸位置，特別注意清理出軸承座預(yù)定調(diào)整方向的位置，保證軸承座調(diào)整方向的底面平整光滑。重新放入小齒輪裝置，將球磨機(jī)小齒輪裝置軸承座與底板用螺栓預(yù)固定。在小齒輪齒面上涂紅漆，盤動(dòng)小齒輪使其與大齒輪嚙合，調(diào)整球磨機(jī)齒輪副的接觸率，沿齒長不低于50%，沿齒高不低于40%，接觸斑點(diǎn)應(yīng)趨于中部，大小齒輪的齒側(cè)間隙要調(diào)整到1.40―2.05mm之間。
?。ㄈ┱{(diào)整齒輪輻齒頂間隙。重新找正后的齒輪輻齒頂間隙應(yīng)取0.25M（M為齒輪的模數(shù)）?；匮b檢修后的小齒輪，應(yīng)盡量靠近大小齒輪齒根處的磨損臺(tái)階位置安裝，不能做到時(shí)可適當(dāng)將齒頂間隙留大，但不要超過0.45M（M為齒輪的模數(shù)）。否則應(yīng)采取鑿去或打磨掉齒面磨損臺(tái)階的處理措施，如果處理上有一定的困難應(yīng)考慮更換小齒輪。
四、改進(jìn)齒輪輻潤滑狀態(tài)修復(fù)小齒輪的磨損面
（一）采用修復(fù)潤滑技術(shù)修復(fù)磨損齒面。就我公司小齒輪齒面修復(fù)工作而言，修復(fù)潤滑比機(jī)械處理更為合理。使用專用修復(fù)潤滑劑在具備足夠潤滑性能的同時(shí)，利用修復(fù)潤滑劑內(nèi)含高活性、高功效的特制化合物，該化合物具備對(duì)金屬表面施予化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損功能，快速消除齒輪表面上參與嚙合的接觸高點(diǎn)。能夠在短時(shí)間內(nèi)恰到好處地去除齒面部分金屬材料，同時(shí)清除有發(fā)展趨勢(shì)細(xì)微裂紋。嚙合點(diǎn)處的表面材料經(jīng)均勻磨損后被去除，但對(duì)于表面層本身的影響卻很小。
采用這項(xiàng)技術(shù)，能夠非常容易地修復(fù)刮痕、擦痕或刻痕，塑性材料發(fā)生的形變也能在一定程度上得到修復(fù)。采用修復(fù)潤滑技術(shù)修復(fù)磨損齒面，可在球磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，使用手動(dòng)噴油設(shè)備，人工將修復(fù)潤滑劑均勻地噴涂在齒輪表面。
?。ǘ└纳茲櫥瑮l件。目前我公司φ5.03×6.4型濕式溢流型球磨機(jī)齒輪副潤滑采用噴灑潤滑系統(tǒng)使用含有固體添加劑的潤滑油，經(jīng)一年多的使用實(shí)踐證明小齒輪齒面磨損較快，齒面節(jié)線處有明顯塑性變形。小齒輪周圍廢油堆積嚴(yán)重，含有雜質(zhì)鐵屑堆積油會(huì)被重新帶回齒輪副參與潤滑給齒面帶來傷害。
分析認(rèn)為采用不含固體添加劑的潤滑油會(huì)改善齒輪輻的潤滑狀態(tài)，選用粘度適中有利于均勻噴灑，能承載重負(fù)荷、振動(dòng)負(fù)荷的開式齒輪的潤滑劑。有針對(duì)選用符合現(xiàn)有噴油系統(tǒng)工作能力，適用現(xiàn)有油過濾器功能，有利于廢油排放，更便于現(xiàn)場(chǎng)管理的潤滑劑。在有效地延長現(xiàn)用開式齒輪的使用壽命的同時(shí)還可以做到低用量。
五、結(jié)束語
球磨機(jī)是礦山選礦系統(tǒng)中的重要設(shè)備，球磨機(jī)齒輪輻投入運(yùn)行后發(fā)生小齒輪磨損較快，齒面載荷集中，疲勞裂紋出現(xiàn)，若不及時(shí)采取針對(duì)性措施，將導(dǎo)致齒面上點(diǎn)蝕坑數(shù)量上升和尺寸增大，縮短小齒輪使用壽命。通過對(duì)球磨機(jī)小齒輪損傷情況的分析和總結(jié)，提出防治措施，延長小齒輪使用壽命。提高設(shè)備利用率。
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