2005年武鋼程潮鐵礦新添了一臺(tái)MQG3660型球磨機(jī)，該球磨機(jī)筒身尺寸（直徑×長(zhǎng)度）為3600×6000(單位：mm)，是該礦年產(chǎn)150萬(wàn)噸鐵精礦項(xiàng)目中配套項(xiàng)目的主體設(shè)備。該礦添置這臺(tái)設(shè)備耗資巨大，對(duì)該礦的生產(chǎn)極為重要，其目的是為了保證選礦生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量。
2005年6月25日，MQG3660型球磨機(jī)安裝完畢，在隨后的空載試運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)聲音不太正常，停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)主傳動(dòng)齒輪中小齒輪的根部有裂紋。當(dāng)時(shí)，在場(chǎng)人員認(rèn)為此裂紋是小齒輪在加工制造過(guò)程中由于表面質(zhì)量存在問(wèn)題而引起的應(yīng)力集中逐步發(fā)展所致。為防止在投入生產(chǎn)使用的過(guò)程中發(fā)生斷齒故障，7月15日換上了一個(gè)新的小齒輪，經(jīng)過(guò)幾天空載運(yùn)行磨合后便投入生產(chǎn)加載試運(yùn)行，就在加載之后，立即出現(xiàn)了明顯不正常的嚙合聲。如此間斷運(yùn)行了兩個(gè)月，直至9月17日，小齒輪的輪齒斷裂。9月26日，重新?lián)Q上一個(gè)小齒輪，換上之后運(yùn)行時(shí)，噪聲仍然很大，并且再次出現(xiàn)斷裂。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析，在場(chǎng)人員認(rèn)為嚙合噪聲的存因是嚙合間隙過(guò)大所致，因此，在這一次更換小齒輪時(shí)，對(duì)齒輪傳動(dòng)的嚙合間隙進(jìn)行了調(diào)整。再次啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，果然振動(dòng)及噪聲比前兩次都要小，但兩個(gè)月之后，于11月30日，換上去的小齒輪又?jǐn)嗔藘升X。12月25日換第四個(gè)新的小齒輪，并同樣對(duì)嚙合間隙進(jìn)行了調(diào)整，可這一次運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲仍然很大，僅運(yùn)行10天，小齒輪就又?jǐn)嗔藘升X，且把小齒輪座向外推開(kāi)了3 mm。
這一次，我們對(duì)小齒輪幾次斷齒的原因進(jìn)行了仔細(xì)分析，找到了癥結(jié)所在，并采取了相應(yīng)的措施，2006年元月15日新齒輪安裝到位，半年過(guò)去了，斷齒故障沒(méi)再發(fā)生。現(xiàn)將故障原因分析及排除方法分別敘述如下。
三門(mén)峽富通新能源銷(xiāo)售雷蒙磨粉機(jī)、球磨機(jī)、雷蒙磨配件等機(jī)械設(shè)備。
1、故障原因分析
輪齒的折斷有兩種，一種是彎曲疲勞折斷：另一種是過(guò)載折斷。引起疲勞折斷的主要原因有：傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷過(guò)大：齒根圓角半徑過(guò)小：齒根表面粗糙度值過(guò)大；滾切時(shí)齒根被拉傷；材料中有缺陷，熱處理產(chǎn)生微小裂紋及其他有害殘作應(yīng)力等。當(dāng)齒根處的交變應(yīng)力超過(guò)了材料的疲勞極限時(shí)，齒根圓角處產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋又不斷擴(kuò)展，最終導(dǎo)致輪齒的彎曲疲勞折斷。而過(guò)載折斷則通常是由于短時(shí)意外的嚴(yán)重過(guò)載或沖擊載荷作用，使輪齒的應(yīng)力超過(guò)其極限應(yīng)力所造成的。載荷嚴(yán)重集中、動(dòng)載荷過(guò)大及有較大的硬質(zhì)異物進(jìn)入輪齒嚙合處，均可引起過(guò)載折斷。
輪齒的疲勞折斷在交變應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下逐漸產(chǎn)生的。由于小齒輪齒數(shù)少，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)相對(duì)較多，產(chǎn)生疲勞折斷也是有可能的。但球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)載荷一般都不是很大，況且在每次更換前，對(duì)新齒輪的漸開(kāi)線(xiàn)參數(shù)、齒輪精度、表面質(zhì)量都進(jìn)行了測(cè)量和檢驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果均符合圖紙技術(shù)要求，單從MQG3660型球磨機(jī)幾次更換的小齒輪折斷時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間來(lái)看，筆者也認(rèn)為并非完全是彎曲疲勞折斷，而應(yīng)同時(shí)歸于過(guò)載折斷。然而，在幾次折斷時(shí)，并無(wú)意外的嚴(yán)重過(guò)載情況發(fā)生，球磨機(jī)在工作過(guò)程中也沒(méi)有太大的沖擊載荷作用，傳動(dòng)系統(tǒng)又不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的動(dòng)載荷，且每次故障發(fā)生時(shí)，兩輪輪齒嚙合處，也沒(méi)有硬質(zhì)異物在其間。顯然，斷齒的主要原因是輪齒上載荷嚴(yán)重集中所致。關(guān)于這一點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)人員用紅丹粉對(duì)兩輪輪齒嚙合處著色檢查后得到了證實(shí)。現(xiàn)場(chǎng)人員在小齒輪的齒面上涂上紅丹粉，然后讓它與大齒輪相嚙合，在相對(duì)應(yīng)的兩輪齒分離后，發(fā)現(xiàn)齒面的接觸面積雖然達(dá)到了90%，但是靠近簡(jiǎn)體一端著色明顯要重一些，而靠近傳動(dòng)節(jié)手的一端則明顯要輕，前者僅占齒面的50%。聯(lián)想到幾次斷齒都是靠近筒體這一端，不言而喻，正是因?yàn)楣ぷ鬏d荷集中于這一端，導(dǎo)致小齒輪在這一端的輪齒多次被折斷。
MQG3660型球磨機(jī)主傳動(dòng)齒輪是一對(duì)直齒圓柱齒輪。對(duì)直齒圓柱齒輪而言，使輪齒上載荷分布不均勻的原因主要有：①齒輪在加工中產(chǎn)生的齒向誤差；②安裝后在兩齒輪軸間產(chǎn)生的平行度誤差。根據(jù)檢查結(jié)果分析，現(xiàn)場(chǎng)人員認(rèn)為后者的可能性更大，也就是說(shuō)，斷齒的根本原因是由于安裝調(diào)整不當(dāng)所引起的。
2、故障的排除方法
找到了癥結(jié)所在，在2006年元月15日的安裝過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)人員按照MQG3660型球磨機(jī)主傳動(dòng)齒輪裝配的技術(shù)要求作了如下工作：①按齒輪副中心距的偏差范圍調(diào)整兩齒輪的軸心距，保證兩輪間的齒頂間隙和齒側(cè)間隙，齒側(cè)間隙用壓鉛的方法進(jìn)行測(cè)量；②調(diào)整兩齒輪軸線(xiàn)的平行度，使齒寬方向上紅丹泥著色后的接觸斑點(diǎn)印痕居中；③修磨由斷齒損傷的大齒輪齒面；④將齒部飛濺潤(rùn)滑改為噴淋潤(rùn)滑。經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)調(diào)整，齒頂和齒側(cè)間隙均達(dá)到了技術(shù)要求，齒面接觸斑點(diǎn)也達(dá)到95%。調(diào)整后在試運(yùn)行的過(guò)程中，幾乎聽(tīng)不到有噪聲，機(jī)器的振動(dòng)極小。從2006年元月15日至今，過(guò)去了半年多的時(shí)間，再未發(fā)生過(guò)斷齒故障。
3、結(jié)論
通過(guò)MQG3660型球磨機(jī)的斷齒故障及處理過(guò)程，筆者認(rèn)為，齒輪的強(qiáng)度不僅與設(shè)計(jì)參數(shù)的選取、材料和毛坯的選擇、加工制造精度有關(guān)，還與其裝配精度有關(guān)。因此，在任何一臺(tái)機(jī)器設(shè)備的安裝調(diào)試過(guò)程中，都要嚴(yán)格遵守相關(guān)的安裝技術(shù)要求，否則，其后果不僅僅是產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的問(wèn)題。
