球磨机传动齿轮副振动问题及解决措施

摘 要：球磨机在采矿领域、水泥生产及火力发电领域中占据了重要的地位，但是在球磨机运行过程中，受到诸多因素的影响，其传动齿轮记忆出现震动问题，影响球磨机工作效率及工作质量。文章针对球磨机传动齿轮副进行了分析，以其工作特点为基础，指出致使其失效的主要因素在于齿轮震动。同时对震动产生的原因、危害等进行了论述，并针对性地提出了相关改进建议。通过实践，对球磨机从制造、及安装多方面的改造，齿轮振动问题得到了有效改善。

关键词：传动齿轮；球磨机；振动；措施

引言

作为目前使用最为广泛的粉磨设备，球磨机以其巨大的优势得到了广泛的认可。目前我国所使用的球磨机大多采用齿轮进行传动，因此在球磨机中齿轮副占据了球磨机重量和体积中的很大一部分，并且由于是传动系统的重要组成，因此齿轮副运行状况会直接对球磨机的运行造成影响。在实际的操作中，球磨机传动齿轮副很容易受到外力的干扰而出现振动问题，因此对该振动问题进行研究，找出造成齿轮副振动的原因，并予以消除，从而确保球磨机的正常运行。

文章以Φ2700×3600球磨机作为研究的实例，该型号球磨机使用了齿轮传动系统，通过分析该型号球磨机齿轮副在设备运行中产生振动的原因，对齿轮副振动的危害进行了论述，并从多角度提出了针对齿轮副振动的优化措施，以此保证球磨机运行的安全稳定。

1 球磨机传动齿轮副特点

文章主要针对Φ2700×3600球磨机进行分析，该球磨机传动系统为单边齿轮传动，属于半开式传动。

Φ2700×3600球磨机的功率P=400kW，转速R=187r/min，额定电压U=6000V，除此之外，该球磨机小齿轮为23，大齿轮为198，其压力角为20°，模数值为20。由于传动齿轮占据了球磨机较大的体积和重量，因而球磨机传动速度相对较低，且传动系统荷载较重，需要更大的扭矩，并且传动系统还会出现周期冲击。

2 对实际存在的问题进行分析

球磨机传动系统在设备运行时极易出现振动问题，这一振动主要来源于传动齿轮副。当设备出现振动时，在电机基座和设备基座处振动最为严重。若不及时排除振动因素，长久振动很容易导致小齿轮轴损坏、断裂，小齿轮也会发生轮齿折断问题，导致各类事故的发生，即便不出现事故，由于时常收到振动，齿轮使用寿命也会受到巨大影响，这些都会对球磨机的运行造成不利影响，因此如何消除传动齿轮副振动问题，是目前技术研究人员的研究重点，具有重要的意义。

3 引发齿轮副振动的原因及振动的危害

3.1 引发齿轮副振动的原因

（1）从机械原理角度分析。以机械原理为基础对传动齿轮副振动问题进行分析，齿轮双啮合时，载荷由两对齿轮副承担，而啮合刚度直接影响着载荷大小。但是在单双齿交变时，齿轮副所承受载荷会发生突变，这种载荷突变会引发振动现象。此时齿轮的啮合处，齿轮副刚度也会随之变化，而这一变化也是导致振动产生的原因。除此之外，齿轮轮齿在啮合区的进退会产生一定的冲击，这种冲击超出一定范围时会加剧振动问题。（2）从安装误差角度分析。在生产过程中齿轮的制造精度不足会导致齿轮偏心或存在缺陷，无论齿距还是齿形出现偏差都会导致运行中齿轮副出现振动。另外安装过程中，若不能严格依照安装标准，也会导致齿轮副中心同电机轴轴线不重合，或者齿轮间轴线不平行等问题，此时啮合线会出现不均的载荷，齿侧同齿顶的间隙不等，这些因素都会导致冲击振动的产生，这种振动属于受迫振动或者瞬态自激振动。但是必须注意，若啮合频率是固有频率的整数倍，传动齿轮副见会出现共振现象。（3）从齿轮啮合角度分析。由齿轮啮合理论可知，球磨机在工作过程中，传动齿轮副同时存在扭转振动和横向振动。扭转振动会导致啮合齿轮齿面承受附加动载荷，使传动齿轮产生横向振动；而传动齿轮本身的制造误差，齿轮副啮合时的径向跳动误差及磨机筒体在转动时造成的不平衡，也会引起传动齿轮的横向振动，这些振动则会导致传动轴和轴承座的变形，引起径向和轴向振动；通过联轴器，齿轮的振动还会传到电机轴，引起其他故障。（4）从工作环境分析。球磨机大多被应用于水泥厂、矿山以及分料的研磨，因而工作环境相对较差，而球磨机传动系统并非密封的，传动齿轮很容易暴露在空气下，而空气中漂浮的粉尘以及矿浆很容易进入齿轮间隙，从而加大齿轮间的摩擦，这种摩擦属于非常态摩擦，在这样的状态下传动齿轮副便会出现振动。除此之外，干摩擦也会加速齿轮的磨损，干摩擦是由于齿轮副之间不当导致的，这种不良摩擦也会导致齿轮振动。

3.2 危害性分析

球磨机运行过程中对传动系统的稳定性要求极高，若传动齿轮出现振动，很容易致使球磨机运行失稳，从而造成危害，引发事故。结合实际对齿轮副振动的危害进行总结主要包含以下几种。

（1）引发冲击。传动齿轮振动最明显的表现在啮合齿面的滑动距离会有所增加，且载荷峰值也会相应增大，因此会在啮合齿面处发生滑动摩擦。这种滑动摩擦会导致齿面磨损加大，减少齿轮的使用寿命，同时导致啮合不良，影响传动效果。（2）损坏轴承。球磨机传动系统利用传动齿轮进行动力传输，同样传动齿轮副发生振动后，振动也会通过齿轮传递给轴承、基座、电机等结构，致使轴承座螺栓松脱，甚至损坏轴承座，严重时会导致轴承座发生疲劳断裂。另外振动传递至电机会引发定子、转子运行偏移，严重时会烧毁电机，令球磨机无法工作。（3）破坏啮合面。合理的不但可以令球磨机工作效率提高，更能够有效保护设备各个部件，但振动会令啮合面油膜受到破坏。此时啮合面摩擦必然增大，磨损必然增加，齿轮寿命因此降低。

通过上述分析可以看出，传动齿轮副振动问题会造成极大的危害，因此必须对超标振动进行认真检查，确认原因，采用合理的措施控制振动。

4 控制措施

通过分析振动产生原因，从以下几方面采取改进措施。

（1）严格保证齿轮加工质量，控制齿形误差和齿距误差，对传动齿轮副中基圆齿距较大或高速轴上的齿轮进行齿顶修缘，修缘量可参考《机械工程手册》经过实验来确定。（2）严格按球磨机安装和检修标准进行安装和检修，保证各部件之间满足安装要求；加强日常点检制度，按规定对各参数进行检测，一旦发现有异常情况，及时采取措施，进行整改，将故障隐患消除在萌芽状态。（3）改进齿轮副的方式，保证充分供给油，形成良好的油膜，采用自动喷油，改进齿轮护罩，采用封闭式以减少进入齿轮副啮合面的漂浮物和小颗粒数量，防止轮齿磨损过快引起振动。（4）在大齿圈上下齿轮罩接合面之间及观察孔与罩体之间夹一层废橡胶片以吸收振动，对联轴器进行改进，采用弹性联轴器以调整小齿轮轴和电机轴的同轴度误差，减少振动。

5 结束语

传动齿轮振动会对球磨机的使用寿命造成影响，尤其是传动齿轮，不正常的振动会加速配件的磨损、毁坏；另外传动齿轮副会直接对设备运行造成影响，因此实际生产中，操作人员应当熟练掌握操作技术，规范自身的操作，以此降低齿轮振动现象的发生率，对振动进行控制。另外，还应当从制造齿轮方面着手，提高制造精度，并确保齿轮的安装符合安装标准要求，并在安装合理的基础上采用合理的密封、方式。并落实日常维护、点检，以此降低齿轮副出现振动的几率，提高球磨机的稳定性。

参考文献

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