1、引言
    筒式球磨機是火力發電廠中鍋爐制粉系統的主要輔機設備，保定熱電廠共有DTM型球磨機9臺，其中5號爐甲磨煤機(型號為：urM320/580)自投產以來，多次發生重大事故。其中89年9月13日，90年4月20日，91年4月8日先后2次發生減速箱從動軸斷裂，1次傳動軸軸承座斷裂。2001年傳動軸軸承座再次發生斷裂。在此期間，還出現入口端蓋溢出，傳動齒輪振動加劇現象。磨煤機的頻發故障嚴重影響著5號爐的穩定、經濟運行。通過對該球磨機實際運行、檢修資料的分析和一些必要的檢測，本文指出齒輪振動是引起減速器從動軸斷裂、傳動軸軸承座斷裂的主要原因，并從齒輪嚙合原理出發，對引起齒輪振動的因素進行了分析，提出了改進措施。
2、減速器從動軸、傳動軸軸承座斷裂原因分析
    在齒輪傳動機構中，一對嚙合齒輪可以看作一個具有質量、彈簧和阻尼的振動系統。把齒作為彈簧、齒輪本體作為質量，其力學模型如圖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，產生齒輪周向的（扭轉）振動，引起齒輪的動載荷。這種周向振動，通過傳動軸、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；同時，齒輪的徑向、軸向振動變成軸承座的翹曲振動；齒輪的振動還會通過聯軸器，傳到減速器的從動軸。在齒輪振動產生的動載荷的影響下，傳動軸、軸承座、從動軸受到循環變應力的作用，如果齒輪的振動得不到改善，軸承座地腳螺栓在拉應力的作用下，會發生松斷，甚至使軸承座、減速器從動軸二者之中強度較低的將首先在應力集中最大處發生疲勞斷裂。由齒輪振動引起的減速從動軸斷裂、軸承座斷裂，將嚴重影響球厝機的正常運行，給企業造成很大經濟損失。因此，在生產中要盡量減少齒輪的振動；齒輪出現振動時，要認真查找原因，及時將振動控制在合理的范圍內。
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輪的齒廓推動從動輪的齒廓來實現運動的傳遞。對于漸開線齒輪定傳動比傳動，當主動輪以等角速度回轉時，從動輪必須按給定傳動比作等速轉動，如果從動輪的轉速不恒定，就會產生慣性力，這種慣性力是一種附加動載荷，它不僅影響齒輪的壽命，而且會引起沖擊和振動。要實現齒輪的定比傳動，必須滿足齒廓嚙合的基本定律，即：在嚙合傳動的任一瞬時+兩輪齒廓曲線在相應接觸點的公法線必須通過按給定傳動比確定的齒輪的固定節點P。
3.2影響齒輪傳動平穩性的指標
3.2.1基節p_b
    基節是指齒輪基圓上的齒距。根據齒廓嚙合基本定律，要實現定傳動比傳動，一對嚙合齒輪的基節必須相等，才能保證嚙合輪齒的工作側齒廓的接觸點總在嚙合線N 1/N2上。如果主動輪的基節P61大于從動輪的基節Ps2{如圖2所示），當前一對齒在K點分離對，后一對齒還沒有接觸，只有靠主動輪的齒頂尖在從動輪的齒廓上滑過，其接觸點不在嚙一臺線Nl/N2上，此時從動輪作減速運動，直到后一對輪在嚙臺線上接觸時，從動輪突然加速，從而產生沖擊和噪音。若pbi<pb2（如圖3），當前一對齒還未沿嚙合線正確嚙合點脫離時，從動輪的后一個齒的齒頂尖角已經和主動輪的后一個齒的齒廓在嚙合線外接觸，從動輪突然加速。綜上所述，當兩嚙合齒輪基節不相等時，不能保證定傳動比傳動，在齒輪運行過程中產生振動。
 
3.2.2重合度
    對于作定傳動比的連續傳動，僅具備兩輪基節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，后一對齒已經進入嚙合或正好在既定嚙合點嚙合。若重臺度小于1，從動輪在運轉過程中產生角加速度，傳動比不能保持恒定。
3.2.3頂隙和側隙
    當一對齒輪嚙合時，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，應使頂隙滿足一定的要求，標準齒輪在標準安裝時頂隙為：c=c*m。
    齒輪非工作側齒廓之同的間隙稱為側隙，由于齒輪側隙的存在，使得齒輪在反向轉動、齒輪上的再荷發生變化或者齒輪啟動、停止時，會產生沖擊，影響齒輪傳動的平穩性。而無側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、齒輪傳動時的彈性變形以及潤滑等，實際上齒輪應當具有時當的側隙，此側隙應足以補償齒輪傳動時溫度上升所引起的變彤并保證正常的潤滑。
3.3DTM320/580球磨機齒輪撼動主要原因分析
    球磨機運行過程中，齒輪產生振動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，從而產生沖擊和噪聲。
3.3.1齒輪的制造誤差
    DTM320/580球磨機傳動齒輪齒廓為漸開線齒形，標準安裝，模數為24mm，齒輪寬度為500mm，大齒輪齒數為200，小齒輪暫數為24，傳動比8.3333，壓力角為20°，負變位。

    經實際測量發現，傳動大齒輪的直徑比設計值小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．實際晴臺線段B₁B₂< P_b<如圖4），當前一對齒在嚙合線上的Bi點即將分離時，后一對齒未能達到B2點接觸，只有靠前一個齒的齒頂尖角在嚙合線外推動從動輪的輪廓，使從動輪作減速運動：直到從動輪的后一個齒的齒頂尖角在嚙臺線外接觸時，從動輪又突然加速轉動，同時前一對齒立即分離，此時產生沖擊和噪音；只有當后一對齒到達既定嚙合點時，才能恢復定比傳動。另外，齒輪的端面跳動超出圖紙的技術要求，使得齒輪的嚙合間隙不斷發生變化，輪齒不能正確嚙合，從動輪在運行中產生角加速度，傳動比不恒定，從而產生沖擊，引起振動。
3.3.2嗇輪的安裝誤差
    在安裝記錄中，甲磨煤機偏心0.17mm，而經過實際測量僅人口側偏差就達到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，而且在運行中偏載，產生振動。
3.3.3磨粒磨損
    球磨機齒輪傳動裝置只有簡單的防護罩，因而屬于半開式齒輪傳動，外界的灰塵、煤耪等極易進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，齒側間隙增加，當前一對齒即將脫離時，后一對齒還沒有進人到正確嚙合位置，因此前一對齒主動輪的齒尖在扶動輪豹齒廓上蒲過，孰動輪作減速運動；當后一對輪齒進入嚙合時，從動輪突然加速，產生沖擊，引起齒輪羰動。另一方面，齒側間隙的加大，導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球磨機傳動齒輪采用自動噴油潤滑，潤滑軸型號為N680，2小時噴油一次每次噴油時間20秒。由于自動噴油系統經常發生失靈、漏油、噴油管堵塞、折斷等故障，使得齒輪得不到良好的潤滑，容易發生齒面磨損、點蝕。另外，噴油問隔設置不合理，噴油間隔長，不能在齒面形成連續潤滑，加速了齒面的磨損。
3.3.5其它部件的故障對齒輪的影響
    根據球磨機運行資料顯示，大齒輪經常發生連接螺栓松斷的現象。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，導致犬齒輪的對中結合面間隙超過規定值，在兩半齒輪接口處，齒側間隙增大，大齒輪每轉一周便產生兩次沖擊振動。另外，人口端蓋與簡體法蘭連接螺栓松斷、傳動軸軸承座地腳螺絲松斷、聯軸器安裝誤差、彈性柱銷的磨損等都會使齒輪的正確嚙合狀態遭到破壞，引起振動。
4改進措施
    (a)．提高減速器從動軸的強度。經過疲勞強度計算，將原從動軸的直徑180 mm增大到205mm。
    (b)．體內襯板進行改造。對人口端蓋進行修復及研磨，對罐體第一圈及端蓋外圈村板進行改造，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。空心軸回裝時，將各部分的間隙嚴格控制在規定范圍內。
    (d)．對噴油潤滑裝置進行改進，減少了潤滑系統故障；根據理論計算和實際運行觀察，將噴油間隔定為：每半小時噴油一次，每次噴油時間15秒。茌齒輪下設置接油盤并對回油進行過濾；定期更換油箱內的油，清除油內的雜質。
    (e)．對工人進行技術培訓，加強檢查維修工作。
    經過上述改進，球磨機的振動值由改進前的0.57mm，下降到0.08mm，達到了工藝規程的要求；人口端蓋脫出的現象再未發生過，也杜絕了減速機從動軸斷裂、傳動軸軸承座斷裂的現象，大大提高了磨煤機運行的安全性與穩定性。
6、結束語
    在球磨機的運行過程中，引起齒輪振動的原因很多，只有對齒輪的傳動的過程有一個清楚的認識，才能根據運行中的故障現象，判斷引起齒輪振動的原因，以便很快的修復故障，將齒輪的振動控制在允許的范圍內，提高球磨機運行的安全性、穩定性。
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