1、引言
    筒式球磨機(jī)是火力發(fā)電廠中鍋爐制粉系統(tǒng)的主要輔機(jī)設(shè)備，保定熱電廠共有DTM型球磨機(jī)9臺，其中5號爐甲磨煤機(jī)(型號為：urM320/580)自投產(chǎn)以來，多次發(fā)生重大事故。其中89年9月13日，90年4月20日，91年4月8日先后2次發(fā)生減速箱從動(dòng)軸斷裂，1次傳動(dòng)軸軸承座斷裂。2001年傳動(dòng)軸軸承座再次發(fā)生斷裂。在此期間，還出現(xiàn)入口端蓋溢出，傳動(dòng)齒輪振動(dòng)加劇現(xiàn)象。磨煤機(jī)的頻發(fā)故障嚴(yán)重影響著5號爐的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過對該球磨機(jī)實(shí)際運(yùn)行、檢修資料的分析和一些必要的檢測，本文指出齒輪振動(dòng)是引起減速器從動(dòng)軸斷裂、傳動(dòng)軸軸承座斷裂的主要原因，并從齒輪嚙合原理出發(fā)，對引起齒輪振動(dòng)的因素進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)措施。
2、減速器從動(dòng)軸、傳動(dòng)軸軸承座斷裂原因分析
    在齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，一對嚙合齒輪可以看作一個(gè)具有質(zhì)量、彈簧和阻尼的振動(dòng)系統(tǒng)。把齒作為彈簧、齒輪本體作為質(zhì)量，其力學(xué)模型如圖1所示。
 
    由彈簧剛度的周期性變化和齒輪公差、或者扭矩變化等外部原因引起的激振力，產(chǎn)生齒輪周向的（扭轉(zhuǎn)）振動(dòng)，引起齒輪的動(dòng)載荷。這種周向振動(dòng)，通過傳動(dòng)軸、軸承以及軸承座的變形、齒向公差等，引起徑向和軸向的振動(dòng)；同時(shí)，齒輪的徑向、軸向振動(dòng)變成軸承座的翹曲振動(dòng)；齒輪的振動(dòng)還會通過聯(lián)軸器，傳到減速器的從動(dòng)軸。在齒輪振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)載荷的影響下，傳動(dòng)軸、軸承座、從動(dòng)軸受到循環(huán)變應(yīng)力的作用，如果齒輪的振動(dòng)得不到改善，軸承座地腳螺栓在拉應(yīng)力的作用下，會發(fā)生松斷，甚至使軸承座、減速器從動(dòng)軸二者之中強(qiáng)度較低的將首先在應(yīng)力集中最大處發(fā)生疲勞斷裂。由齒輪振動(dòng)引起的減速從動(dòng)軸斷裂、軸承座斷裂，將嚴(yán)重影響球厝機(jī)的正常運(yùn)行，給企業(yè)造成很大經(jīng)濟(jì)損失。因此，在生產(chǎn)中要盡量減少齒輪的振動(dòng)；齒輪出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，要認(rèn)真查找原因，及時(shí)將振動(dòng)控制在合理的范圍內(nèi)。
3、齒輪嚙合基本原理
3.1齒輪嚙合基本定律
    一對嚙合齒輪是依靠主動(dòng)輪的齒廓推動(dòng)從動(dòng)輪的齒廓來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞。對于漸開線齒輪定傳動(dòng)比傳動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)輪以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)輪必須按給定傳動(dòng)比作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，如果從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速不恒定，就會產(chǎn)生慣性力，這種慣性力是一種附加動(dòng)載荷，它不僅影響齒輪的壽命，而且會引起沖擊和振動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)齒輪的定比傳動(dòng)，必須滿足齒廓嚙合的基本定律，即：在嚙合傳動(dòng)的任一瞬時(shí)+兩輪齒廓曲線在相應(yīng)接觸點(diǎn)的公法線必須通過按給定傳動(dòng)比確定的齒輪的固定節(jié)點(diǎn)P。
3.2影響齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的指標(biāo)
3.2.1基節(jié)p_b
    基節(jié)是指齒輪基圓上的齒距。根據(jù)齒廓嚙合基本定律，要實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比傳動(dòng)，一對嚙合齒輪的基節(jié)必須相等，才能保證嚙合輪齒的工作側(cè)齒廓的接觸點(diǎn)總在嚙合線N 1/N2上。如果主動(dòng)輪的基節(jié)P61大于從動(dòng)輪的基節(jié)Ps2{如圖2所示），當(dāng)前一對齒在K點(diǎn)分離對，后一對齒還沒有接觸，只有靠主動(dòng)輪的齒頂尖在從動(dòng)輪的齒廓上滑過，其接觸點(diǎn)不在嚙一臺線Nl/N2上，此時(shí)從動(dòng)輪作減速運(yùn)動(dòng)，直到后一對輪在嚙臺線上接觸時(shí)，從動(dòng)輪突然加速，從而產(chǎn)生沖擊和噪音。若pbi<pb2（如圖3），當(dāng)前一對齒還未沿嚙合線正確嚙合點(diǎn)脫離時(shí)，從動(dòng)輪的后一個(gè)齒的齒頂尖角已經(jīng)和主動(dòng)輪的后一個(gè)齒的齒廓在嚙合線外接觸，從動(dòng)輪突然加速。綜上所述，當(dāng)兩嚙合齒輪基節(jié)不相等時(shí)，不能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)，在齒輪運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動(dòng)。
 
3.2.2重合度
    對于作定傳動(dòng)比的連續(xù)傳動(dòng)，僅具備兩輪基節(jié)相等的條件是不夠的。還必須保證重合度不小于1，才能使前一對齒分離時(shí)，后一對齒已經(jīng)進(jìn)入嚙合或正好在既定嚙合點(diǎn)嚙合。若重臺度小于1，從動(dòng)輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生角加速度，傳動(dòng)比不能保持恒定。
3.2.3頂隙和側(cè)隙
    當(dāng)一對齒輪嚙合時(shí)，為了避免一輪的齒頂端與另一輪齒槽底相抵觸，并能有一定的空隙貯存潤滑油，應(yīng)使頂隙滿足一定的要求，標(biāo)準(zhǔn)齒輪在標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)頂隙為：c=c*m。
    齒輪非工作側(cè)齒廓之同的間隙稱為側(cè)隙，由于齒輪側(cè)隙的存在，使得齒輪在反向轉(zhuǎn)動(dòng)、齒輪上的再荷發(fā)生變化或者齒輪啟動(dòng)、停止時(shí)，會產(chǎn)生沖擊，影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。而無側(cè)隙嚙合可以避免上述問題，但是考慮到齒輪的制造和裝配誤差、齒輪傳動(dòng)時(shí)的彈性變形以及潤滑等，實(shí)際上齒輪應(yīng)當(dāng)具有時(shí)當(dāng)?shù)膫?cè)隙，此側(cè)隙應(yīng)足以補(bǔ)償齒輪傳動(dòng)時(shí)溫度上升所引起的變彤并保證正常的潤滑。
3.3DTM320/580球磨機(jī)齒輪撼動(dòng)主要原因分析
    球磨機(jī)運(yùn)行過程中，齒輪產(chǎn)生振動(dòng)的根本原因在于由于齒輪的磨損、齒輪的安裝以及制造誤差、其他部件的故障等使齒輪的正確嚙合條件遭到了破壞，輪齒不能正確嚙合，從而產(chǎn)生沖擊和噪聲。
3.3.1齒輪的制造誤差
    DTM320/580球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪齒廓為漸開線齒形，標(biāo)準(zhǔn)安裝，模數(shù)為24mm，齒輪寬度為500mm，大齒輪齒數(shù)為200，小齒輪暫數(shù)為24，傳動(dòng)比8.3333，壓力角為20°，負(fù)變位。

    經(jīng)實(shí)際測量發(fā)現(xiàn)，傳動(dòng)大齒輪的直徑比設(shè)計(jì)值小6mm，且齒輪槽偏超過3mm。由于犬齒輪的直徑誤差，使得齒頂高不足．實(shí)際晴臺線段B₁B₂< P_b<如圖4），當(dāng)前一對齒在嚙合線上的Bi點(diǎn)即將分離時(shí)，后一對齒未能達(dá)到B2點(diǎn)接觸，只有靠前一個(gè)齒的齒頂尖角在嚙合線外推動(dòng)從動(dòng)輪的輪廓，使從動(dòng)輪作減速運(yùn)動(dòng)：直到從動(dòng)輪的后一個(gè)齒的齒頂尖角在嚙臺線外接觸時(shí)，從動(dòng)輪又突然加速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)前一對齒立即分離，此時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪音；只有當(dāng)后一對齒到達(dá)既定嚙合點(diǎn)時(shí)，才能恢復(fù)定比傳動(dòng)。另外，齒輪的端面跳動(dòng)超出圖紙的技術(shù)要求，使得齒輪的嚙合間隙不斷發(fā)生變化，輪齒不能正確嚙合，從動(dòng)輪在運(yùn)行中產(chǎn)生角加速度，傳動(dòng)比不恒定，從而產(chǎn)生沖擊，引起振動(dòng)。
3.3.2嗇輪的安裝誤差
    在安裝記錄中，甲磨煤機(jī)偏心0.17mm，而經(jīng)過實(shí)際測量僅人口側(cè)偏差就達(dá)到0.57mm．由于安裝誤差，硝中空軸不同心+造成兩齒輪軸線沿軸島不平行，齒側(cè)間隙和齒頂尖隙在全齒寬上不相等，輪齒不能正確嚙合，而且在運(yùn)行中偏載，產(chǎn)生振動(dòng)。
3.3.3磨粒磨損
    球磨機(jī)齒輪傳動(dòng)裝置只有簡單的防護(hù)罩，因而屬于半開式齒輪傳動(dòng)，外界的灰塵、煤耪等極易進(jìn)入輪齒的工作表面間而引起磨牲磨損。齒面磨損使齒厚減薄，齒側(cè)間隙增加，當(dāng)前一對齒即將脫離時(shí)，后一對齒還沒有進(jìn)人到正確嚙合位置，因此前一對齒主動(dòng)輪的齒尖在扶動(dòng)輪豹齒廓上蒲過，孰動(dòng)輪作減速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)后一對輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，從動(dòng)輪突然加速，產(chǎn)生沖擊，引起齒輪羰動(dòng)。另一方面，齒側(cè)間隙的加大，導(dǎo)致齒面間不能形成彈性流體潤{骨，加速了齒面的磨損。
3.3.4潤滑不良
    DTM320/580球磨機(jī)傳動(dòng)齒輪采用自動(dòng)噴油潤滑，潤滑軸型號為N680，2小時(shí)噴油一次每次噴油時(shí)間20秒。由于自動(dòng)噴油系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生失靈、漏油、噴油管堵塞、折斷等故障，使得齒輪得不到良好的潤滑，容易發(fā)生齒面磨損、點(diǎn)蝕。另外，噴油問隔設(shè)置不合理，噴油間隔長，不能在齒面形成連續(xù)潤滑，加速了齒面的磨損。
3.3.5其它部件的故障對齒輪的影響
    根據(jù)球磨機(jī)運(yùn)行資料顯示，大齒輪經(jīng)常發(fā)生連接螺栓松斷的現(xiàn)象。犬齒輪連接螺栓松斷或者由于磨頭端蓋溫度升高，直徑增大，導(dǎo)致犬齒輪的對中結(jié)合面間隙超過規(guī)定值，在兩半齒輪接口處，齒側(cè)間隙增大，大齒輪每轉(zhuǎn)一周便產(chǎn)生兩次沖擊振動(dòng)。另外，人口端蓋與簡體法蘭連接螺栓松斷、傳動(dòng)軸軸承座地腳螺絲松斷、聯(lián)軸器安裝誤差、彈性柱銷的磨損等都會使齒輪的正確嚙合狀態(tài)遭到破壞，引起振動(dòng)。
4改進(jìn)措施
    (a)．提高減速器從動(dòng)軸的強(qiáng)度。經(jīng)過疲勞強(qiáng)度計(jì)算，將原從動(dòng)軸的直徑180 mm增大到205mm。
    (b)．體內(nèi)襯板進(jìn)行改造。對人口端蓋進(jìn)行修復(fù)及研磨，對罐體第一圈及端蓋外圈村板進(jìn)行改造，防止煤粉及碎鋼球擠入端襯板與簡體襯板之間的間隙。
    (c)。對心軸進(jìn)行磨削，消除了空心軸的不圓度及錐度，提高空心軸的同軸度�？招妮S回裝時(shí)，將各部分的間隙嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
    (d)．對噴油潤滑裝置進(jìn)行改進(jìn)，減少了潤滑系統(tǒng)故障；根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際運(yùn)行觀察，將噴油間隔定為：每半小時(shí)噴油一次，每次噴油時(shí)間15秒。茌齒輪下設(shè)置接油盤并對回油進(jìn)行過濾；定期更換油箱內(nèi)的油，清除油內(nèi)的雜質(zhì)。
    (e)．對工人進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，加強(qiáng)檢查維修工作。
    經(jīng)過上述改進(jìn)，球磨機(jī)的振動(dòng)值由改進(jìn)前的0.57mm，下降到0.08mm，達(dá)到了工藝規(guī)程的要求；人口端蓋脫出的現(xiàn)象再未發(fā)生過，也杜絕了減速機(jī)從動(dòng)軸斷裂、傳動(dòng)軸軸承座斷裂的現(xiàn)象，大大提高了磨煤機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。
6、結(jié)束語
    在球磨機(jī)的運(yùn)行過程中，引起齒輪振動(dòng)的原因很多，只有對齒輪的傳動(dòng)的過程有一個(gè)清楚的認(rèn)識，才能根據(jù)運(yùn)行中的故障現(xiàn)象，判斷引起齒輪振動(dòng)的原因，以便很快的修復(fù)故障，將齒輪的振動(dòng)控制在允許的范圍內(nèi)，提高球磨機(jī)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。
    三門峽富通新能源銷售球磨機(jī)、雷蒙磨、雷蒙磨粉機(jī)、雷蒙磨配件等。