格子型球磨机传动系统故障分析与解决办法

选矿厂磨浮车间安装2台湿式格子型球磨机磨矿，单台球磨机日处理量500t，2006年6月正式投产使用。2台球磨机是把经过破碎后粒度＜20mm的矿石再次磨碎到粒度为0.074mm占90%的细矿。

一、球磨机传动原理及故障现象

Φ2.4m×3.6m湿式格子型球磨机属于开式齿轮传动，结构简单、维护方便。矿山和冶金机械齿轮传动的装配，一般要求两项综合技术条件，即齿侧间隙和接触面积。球磨机自运转以来，传动部位振动大，一直未能得到解决。从2006年至2012年，更换大齿圈1个、损坏减速机壳5台、小齿轴断裂1根、电机转子轴断裂1根、电机滑环、碳刷消耗非常多。陆续做过多次改进，包括大齿圈更换、低速联轴器改型、传动系统二次灌浆重新浇注、齿轮润滑改进、传动系统基础重新浇注以及请生产厂方多次来技术人员会诊，但故障仍未解决。

二、故障原因分析

经过仔细研究，确定造成传动部位振动大的根本原因有两点：一是大齿圈径向跳动公差超出允许范围；二是大小齿轮齿顶间隙过小、接触面积过少。

1、大齿圈径向跳动公差超出允许范围

大齿圈与筒体连接无定位装置。大齿圈与球磨机筒体连接厂方采用M42的螺栓，齿圈与筒体螺栓孔径为43～44mm，因此，螺栓与螺栓孔有间隙，在大齿圈安装和每次调整后，虽然按照要求校正过大齿圈的径向跳动公差，但每次要校正到规定值，难度非常大，基本上没有做到过，校正后大齿圈较小值在1.2mm以内，勉强能维持运转。当球磨机运转一段时间后，由于螺栓松动，大齿圈移位，径向跳动公差大大超出规定范围，严重时达3mm（规定公差＜0.5mm）。

2、大小齿轮齿顶间隙和接触面积不合理

更换小齿轮或每次出现故障时，大小齿轮都要进行调整，由于大齿圈经过一段时间的运转，齿面磨损，在调整时齿顶间隙按照新安装时的数值调整，接触面积不合理，将会造成传动系统振动。

三、解决办法

1、大齿圈径向跳动公差超出允许范围的解决办法

改进大齿圈与筒体的连接，球磨机大齿圈端盖采用螺栓连接，螺栓直径42mm，大齿圈和端盖的螺栓连接孔为43～44mm，每次调整时，大齿圈径向跳动误差调到要求范围之内，当球磨机带料运转一段时间后，螺栓出现松动后，由于螺栓与螺孔有间隙，大齿圈错位，大齿圈偏心运转，径向跳动误差超出允许范围，造成小齿轴、减速机、电机振动，轴承、减速机壳、地脚螺栓在长时间承受振动后极易疲劳损坏。

当大齿圈径向跳动误差调到要求范围之内后，在大齿圈与端盖之间用垫铁固定，垫铁沿圆周方向放置6个，斜垫铁焊接在端盖上，压紧连接螺栓，即使螺栓松动大齿圈也不会错位。定期检查并紧固连接螺栓，保证连接螺栓不松动，大齿圈径向跳动误差始终不超出规定范围，杜绝了因大齿圈径向跳动超差而引起的振动，传动系统也能平稳运行。

2、大小齿轮齿顶间隙和接触面积的合理确定

（1）新齿安装时的齿顶间隙和齿侧间隙的合理确定。球磨机新安装或者大小齿轮全部更换后的齿轮间隙调整，主要以齿侧间隙为主，齿顶间隙为辅的原则进行，齿顶间隙为0.25倍模数。球磨机大小齿轮模数为22，齿顶间隙应该为5.5mm。圆柱齿轮的侧间隙标准。

（2）磨损后齿轮装配的齿顶间隙合理确定。在大齿圈运转一段时间后，齿面会有一定量的磨损，更换小齿或者重新调整时，齿顶间隙须大于原新安装时的间隙，根据经验，Φ2.4m×3.6m格子型球磨机齿顶间隙新安装时为12mm，在更换小齿轮后或者在运转一定时间后再调整时，齿顶间隙要＞12mm，本次调整齿顶间隙为12.6mm。齿顶间隙采用压铅法来确定。

（3）接触面积的合理确定。接触面积用相啮合的两齿轮在沿齿长和齿高上相接触部分占齿全长和全高的百分数来表示，规定接触面积沿齿高≥40%，沿齿长≥50%，且应趋向于齿轮中部位置。接触面积不应低于齿轮传动公差的要求，正常啮合的接触面积应均匀的分布在齿轮的工作面上。接触面小合或者接触位置不正确，都将使载荷集中分布，造成迅速发展的局部磨损和事故性的损坏。

接触面积用着色法进行。在盘转齿轮时在齿的工作表面上就留下看得见的痕迹，齿面上沾有的印迹越多，则齿轮传动的制造和装配质量越好。用着色法检查齿轮接触时，对7级精度的齿轮，根据咬合的金属光泽来检查；对8级精度的齿轮，根据金属光泽和用红丹粉检查；对9级精度的齿轮，根据红丹粉来检查。在可逆传动中，齿的两侧都要检查。

总结，球磨机大齿圈与筒体的连接非常重要，在设计时都会考虑到这一点，采用绞制孔螺栓沿圆周方向均布3个定位孔，这样可以保证球磨机大齿圈与筒体的同心度，从而减小大齿圈在运转中的径向跳动误差。同时，在更换小齿轮及维修时，只能将控制齿顶间隙作为 的调整依据，这样才能确保球磨机的正常运转。