1、引言
筒式球磨机是火力发电厂中锅炉制粉系统的主要辅机设备，保定热电厂共有DTM型球磨机9台，其中5号炉甲磨煤机(型号为：urM320/580)自投产以来，多次发生重大事故。其中89年9月13日，90年4月20日，91年4月8日先后2次发生减速箱从动轴断裂，1次传动轴轴承座断裂。2001年传动轴轴承座再次发生断裂。在此期间，还出现入口端盖溢出，传动齿轮振动加剧现象。磨煤机的频发故障严重影响着5号炉的稳定、经济运行。通过对该球磨机实际运行、检修资料的分析和一些必要的检测，本文指出齿轮振动是引起减速器从动轴断裂、传动轴轴承座断裂的主要原因，并从齿轮啮合原理出发，对引起齿轮振动的因素进行了分析，提出了改进措施。
2、减速器从动轴、传动轴轴承座断裂原因分析
在齿轮传动机构中，一对啮合齿轮可以看作一个具有质量、弹簧和阻尼的振动系统。把齿作为弹簧、齿轮本体作为质量，其力学模型如图1所示。
由弹簧刚度的周期性变化和齿轮公差、或者扭矩变化等外部原因引起的激振力，产生齿轮周向的（扭转）振动，引起齿轮的动载荷。这种周向振动，通过传动轴、轴承以及轴承座的变形、齿向公差等，引起径向和轴向的振动；同时，齿轮的径向、轴向振动变成轴承座的翘曲振动；齿轮的振动还会通过联轴器，传到减速器的从动轴。在齿轮振动产生的动载荷的影响下，传动轴、轴承座、从动轴受到循环变应力的作用，如果齿轮的振动得不到改善，轴承座地脚螺栓在拉应力的作用下，会发生松断，甚至使轴承座、减速器从动轴二者之中强度较低的将首先在应力集中最大处发生疲劳断裂。由齿轮振动引起的减速从动轴断裂、轴承座断裂，将严重影响球厝机的正常运行，给企业造成很大经济损失。因此，在生产中要尽量减少齿轮的振动；齿轮出现振动时，要认真查找原因，及时将振动控制在合理的范围内。
3、齿轮啮合基本原理
3.1齿轮啮合基本定律
一对啮合齿轮是依靠主动轮的齿廓推动从动轮的齿廓来实现运动的传递。对于渐开线齿轮定传动比传动，当主动轮以等角速度回转时，从动轮必须按给定传动比作等速转动，如果从动轮的转速不恒定，就会产生惯性力，这种惯性力是一种附加动载荷，它不仅影响齿轮的寿命，而且会引起冲击和振动。要实现齿轮的定比传动，必须满足齿廓啮合的基本定律，即：在啮合传动的任一瞬时+两轮齿廓曲线在相应接触点的公法线必须通过按给定传动比确定的齿轮的固定节点P。
3.2影响齿轮传动平稳性的指标
3.2.1基节p
b
基节是指齿轮基圆上的齿距。根据齿廓啮合基本定律，要实现定传动比传动，一对啮合齿轮的基节必须相等，才能保证啮合轮齿的工作侧齿廓的接触点总在啮合线N 1/N2上。如果主动轮的基节P61大于从动轮的基节Ps2{如图2所示），当前一对齿在K点分离对，后一对齿还没有接触，只有靠主动轮的齿顶尖在从动轮的齿廓上滑过，其接触点不在啮一台线Nl/N2上，此时从动轮作减速运动，直到后一对轮在啮台线上接触时，从动轮突然加速，从而产生冲击和噪音。若pbi<pb2（如图3），当前一对齿还未沿啮合线正确啮合点脱离时，从动轮的后一个齿的齿顶尖角已经和主动轮的后一个齿的齿廓在啮合线外接触，从动轮突然加速。综上所述，当两啮合齿轮基节不相等时，不能保证定传动比传动，在齿轮运行过程中产生振动。
3.2.2重合度
对于作定传动比的连续传动，仅具备两轮基节相等的条件是不够的。还必须保证重合度不小于1，才能使前一对齿分离时，后一对齿已经进入啮合或正好在既定啮合点啮合。若重台度小于1，从动轮在运转过程中产生角加速度，传动比不能保持恒定。
3.2.3顶隙和侧隙
当一对齿轮啮合时，为了避免一轮的齿顶端与另一轮齿槽底相抵触，并能有一定的空隙贮存润滑油，应使顶隙满足一定的要求，标准齿轮在标准安装时顶隙为：c=c*m。
齿轮非工作侧齿廓之同的间隙称为侧隙，由于齿轮侧隙的存在，使得齿轮在反向转动、齿轮上的再荷发生变化或者齿轮启动、停止时，会产生冲击，影响齿轮传动的平稳性。而无侧隙啮合可以避免上述问题，但是考虑到齿轮的制造和装配误差、齿轮传动时的弹性变形以及润滑等，实际上齿轮应当具有时当的侧隙，此侧隙应足以补偿齿轮传动时温度上升所引起的变彤并保证正常的润滑。
3.3DTM320/580球磨机齿轮撼动主要原因分析
球磨机运行过程中，齿轮产生振动的根本原因在于由于齿轮的磨损、齿轮的安装以及制造误差、其他部件的故障等使齿轮的正确啮合条件遭到了破坏，轮齿不能正确啮合，从而产生冲击和噪声。
3.3.1齿轮的制造误差
DTM320/580球磨机传动齿轮齿廓为渐开线齿形，标准安装，模数为24mm，齿轮宽度为500mm，大齿轮齿数为200，小齿轮暂数为24，传动比8.3333，压力角为20°，负变位。
经实际测量发现，传动大齿轮的直径比设计值小6mm，且齿轮槽偏超过3mm。由于犬齿轮的直径误差，使得齿顶高不足．实际晴台线段B
1B
2< P
b<如图4），当前一对齿在啮合线上的Bi点即将分离时，后一对齿未能达到B2点接触，只有靠前一个齿的齿顶尖角在啮合线外推动从动轮的轮廓，使从动轮作减速运动：直到从动轮的后一个齿的齿顶尖角在啮台线外接触时，从动轮又突然加速转动，同时前一对齿立即分离，此时产生冲击和噪音；只有当后一对齿到达既定啮合点时，才能恢复定比传动。另外，齿轮的端面跳动超出图纸的技术要求，使得齿轮的啮合间隙不断发生变化，轮齿不能正确啮合，从动轮在运行中产生角加速度，传动比不恒定，从而产生冲击，引起振动。
3.3.2啬轮的安装误差
在安装记录中，甲磨煤机偏心0.17mm，而经过实际测量仅人口侧偏差就达到0.57mm．由于安装误差，硝中空轴不同心+造成两齿轮轴线沿轴岛不平行，齿侧间隙和齿顶尖隙在全齿宽上不相等，轮齿不能正确啮合，而且在运行中偏载，产生振动。
3.3.3磨粒磨损
球磨机齿轮传动装置只有简单的防护罩，因而属于半开式齿轮传动，外界的灰尘、煤耪等极易进入轮齿的工作表面间而引起磨牲磨损。齿面磨损使齿厚减薄，齿侧间隙增加，当前一对齿即将脱离时，后一对齿还没有进人到正确啮合位置，因此前一对齿主动轮的齿尖在扶动轮豹齿廓上蒲过，孰动轮作减速运动；当后一对轮齿进入啮合时，从动轮突然加速，产生冲击，引起齿轮羰动。另一方面，齿侧间隙的加大，导致齿面间不能形成弹性流体润{骨，加速了齿面的磨损。
3.3.4润滑不良
DTM320/580球磨机传动齿轮采用自动喷油润滑，润滑轴型号为N680，2小时喷油一次每次喷油时间20秒。由于自动喷油系统经常发生失灵、漏油、喷油管堵塞、折断等故障，使得齿轮得不到良好的润滑，容易发生齿面磨损、点蚀。另外，喷油问隔设置不合理，喷油间隔长，不能在齿面形成连续润滑，加速了齿面的磨损。
3.3.5其它部件的故障对齿轮的影响
根据球磨机运行资料显示，大齿轮经常发生连接螺栓松断的现象。犬齿轮连接螺栓松断或者由于磨头端盖温度升高，直径增大，导致犬齿轮的对中结合面间隙超过规定值，在两半齿轮接口处，齿侧间隙增大，大齿轮每转一周便产生两次冲击振动。另外，人口端盖与简体法兰连接螺栓松断、传动轴轴承座地脚螺丝松断、联轴器安装误差、弹性柱销的磨损等都会使齿轮的正确啮合状态遭到破坏，引起振动。
4改进措施
(a)．提高减速器从动轴的强度。经过疲劳强度计算，将原从动轴的直径180 mm增大到205mm。
(b)．体内衬板进行改造。对人口端盖进行修复及研磨，对罐体第一圈及端盖外圈村板进行改造，防止煤粉及碎钢球挤入端衬板与简体衬板之间的间隙。
(c)。对心轴进行磨削，消除了空心轴的不圆度及锥度，提高空心轴的同轴度。空心轴回装时，将各部分的间隙严格控制在规定范围内。
(d)．对喷油润滑装置进行改进，减少了润滑系统故障；根据理论计算和实际运行观察，将喷油间隔定为：每半小时喷油一次，每次喷油时间15秒。茌齿轮下设置接油盘并对回油进行过滤；定期更换油箱内的油，清除油内的杂质。
(e)．对工人进行技术培训，加强检查维修工作。
经过上述改进，球磨机的振动值由改进前的0.57mm，下降到0.08mm，达到了工艺规程的要求；人口端盖脱出的现象再未发生过，也杜绝了减速机从动轴断裂、传动轴轴承座断裂的现象，大大提高了磨煤机运行的安全性与稳定性。
6、结束语
在球磨机的运行过程中，引起齿轮振动的原因很多，只有对齿轮的传动的过程有一个清楚的认识，才能根据运行中的故障现象，判断引起齿轮振动的原因，以便很快的修复故障，将齿轮的振动控制在允许的范围内，提高球磨机运行的安全性、稳定性。
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