礦物磨機(jī)開式齒輪(lún)不對中檢(jian)測及調整(zhěng)方法研究(jiū)
導讀(du)：開式齒輪(lún)是礦物磨(mó)機的關鍵(jiàn)部件，不對(dui)中是運行(hang)過程中常(cháng)見的問題(ti)。大小齒輪(lún)不對中會(hui)使局部齒(chi)面出現偏(piān)🛀載，若檢測(ce)或調整方(fang)法不當，會(hui)造成齒面(miàn)損㊙️傷甚至(zhì)斷齒，嚴重(zhòng)縮短齒輪(lun)的🐆使用壽(shou)命。結合礦(kuang)物磨機開(kai)式齒輪維(wei)護實踐經(jīng)驗，介👣紹了(le)在線齒面(miàn)溫差和軸(zhou)承座振動(dòng)❓的不對中(zhong)檢測方法(fa)，并對🛀🏻如何(he)通過側隙(xi)和墊片高(gao)效地調整(zheng)開式齒輪(lún)角度不對(dui)中進㊙️行了(le)研究與總(zong)結，爲科學(xue)🌈檢測、高效(xiào)調整提供(gòng)了指導。
由(you)于礦物磨(mo)機開式齒(chǐ)輪傳動工(gōng)況比較惡(è)劣，特别是(shì)⛷️出現👌不對(dui)中時，局部(bù)齒面承受(shou)高載荷，導(dǎo)緻齒面過(guo)早出現點(dian)蝕或裂💔紋(wen)，大大縮短(duǎn)了齒輪的(de)使用壽命(ming)；當偏載過(guo)大時，大齒(chǐ)輪齒面😄甚(shèn)至出現斷(duàn)裂失效✏️。根(gen)據國内案(àn)例，采用堆(dui)焊修複一(yi)個斷齒所(suo)需時間約(yuē)爲 3~6d；如需更(geng)換齒輪，在(zai)人🔞員、器具(ju)和齒🔅輪備(bèi)件準備🌐到(dao)位的前提(ti)🔞下，也至少(shǎo)需要15d；而且(qiě)修複後的(de)使用效果(guǒ)存在不确(què)定性，爲生(shēng)産運營帶(dai)來了巨大(dà)的經濟損(sun)失。
(1) 在安裝初(chū)期，磨機負(fù)荷試車時(shí)，負荷、筒體(tǐ)和軸承等(deng)部件溫😍度(dù)升✉️高，筒體(tǐ)撓度、熱變(biàn)形等随之(zhī)改變，開式(shi)齒輪的對(duì)🔅中狀況也(ye)發生🙇♀️了變(biàn)化。
(2) 在礦物(wu)磨機運轉(zhuǎn)時，随着時(shi)間的推移(yí)，主軸承、小(xiao)齒輪軸💞等(děng)不同部位(wei)地基沉降(jiàng)不均，影響(xiang)開式齒輪(lun)的對中狀(zhuang)況🛀🏻；另外，不(bu)可避免的(de)振動導緻(zhì)固定軸承(cheng)座的螺栓(shuan)轉矩出現(xiàn)降低，受啓(qǐ)動過程中(zhong)的瞬時沖(chong)擊影響，小(xiǎo)齒輪軸組(zǔ)底闆相對(duì)大齒輪也(ye)可能發生(sheng)移位。
實際(jì)生産過程(chéng)中，經常出(chu)現因開式(shì)齒輪不對(dui)中檢測方(fang)法不當☁️，沒(mei)有及時發(fā)現并采取(qǔ)措施，造成(cheng)齒輪斷齒(chi)的設備事(shì)故。當齒輪(lún)㊙️出現偏載(zai)時，在實施(shi)調整過程(chéng)中，由于生(shēng)産計劃緊(jin)張，要求一(yi)次性高效(xiao)完成調整(zheng)，并達到規(gui)定的溫度(du)偏差範圍(wéi)，這更是一(yī)個普🥰遍存(cun)在的技術(shu)難題。有時(shí)采用了錯(cuò)誤的調整(zhěng)方法，進一(yī)步加劇了(le)齒面偏載(zai)，不僅因返(fan)工增加了(le)非計🍉劃檢(jiǎn)修時間，還(hai)可📧能對大(da)齒輪齒面(miàn)造成永久(jiu)性的損👉傷(shāng)。筆者針對(duì)以上🔴問題(ti)分别進行(háng)了深入分(fen)析、研究與(yǔ)總結，爲科(ke)學合理🛀檢(jiǎn)測、正确高(gāo)效調整不(bu)對中提供(gong)正确指導(dao)。
1 不對中的(de)檢測方法(fa)介紹
1.1 在線(xian)齒面溫度(dù)測量法
開(kāi)式齒輪不(bú)對中将導(dao)緻沿整個(ge)齒面負載(zai)分布不均(jun1)，并在高負(fù)載點産生(shēng)高的運行(háng)溫度。當齒(chǐ)面溫度較(jiào)均勻時，表(biǎo)明✍️齒面承(cheng)受均勻的(de)載荷，也表(biǎo)明齒輪處(chu)于較佳對(dui)中🌈狀态。
通(tōng)常選用小(xiao)齒輪而不(bu)是大齒輪(lún)齒面溫度(du)來判斷🙇♀️開(kāi)式齒輪是(shì)否出現不(bu)對中現象(xiang)。這是因爲(wei)實際運行(hang)時，發現🚶♀️大(da)齒輪齒面(miàn)溫度和偏(pian)差均比小(xiǎo)齒輪的更(geng)小，無法敏(mǐn)感♋地反映(yìng)齒輪不對(duì)中的‼️問題(tí)；同時，受🔞大(da)齒輪安裝(zhuāng)精度的影(ying)響，不同位(wèi)置大齒輪(lun)齒面的♌溫(wēn)度分布也(yě)不一緻。圖(tú) 1 和圖 2 是某(mǒu)運行中磨(mo)機大齒輪(lún)和小齒輪(lun)🏃🏻♂️的熱成像(xiang)圖。圖 1 顯示(shi)小齒輪齒(chǐ)面溫度偏(pian)差約 10.6 ℃，齒㊙️面(miàn)最高溫度(dù)爲 58.7 ℃。圖 2 顯示(shì)大齒輪齒(chǐ)面溫度偏(piān)差小于 1.0℃，齒(chǐ)面最高👣溫(wen)度爲 38.0 ℃，比小(xiao)齒輪齒☔面(mian)最高溫度(du)低了 20.7 ℃；同🚩時(shí)，相鄰時刻(kè)拍攝的兩(liǎng)張大齒輪(lun)齒🏃面的🐕溫(wēn)度分布也(yě)略有不同(tóng)。
圖1 某運行(hang)中磨機小(xiao)齒輪齒面(miàn)熱成像
圖(tu)2 某運行中(zhōng)磨機大齒(chǐ)輪齒面熱(re)成像
小齒(chǐ)輪齒面溫(wēn)度通常是(shi)利用齒輪(lun)罩上安裝(zhuang)的 3 個紅㊙️外(wai)測溫傳感(gan)器實現在(zai)線測量的(de)，如圖 3 所示(shi)。利用手持(chi)測溫槍定(dìng)期從觀察(chá)門處測量(liàng)齒面溫度(du)，并與紅外(wai)測溫傳感(gǎn)器數據進(jin)行比對，确(que)保在線監(jian)測數據準(zhǔn)确性也非(fei)常有必要(yao)。同時，熱成(cheng)像儀作爲(wei)專業監測(cè)工具，能🌈夠(gou)提供更加(jiā)直觀全面(mian)的溫度分(fen)布信息。例(li)如，繪制沿(yán)齒寬方向(xiàng)某位置溫(wen)度曲線，獲(huo)取任⁉️一點(diǎn)、線或區域(yù)處的最高(gao)、最低和平(ping)均溫度，如(ru)圖 4 所🙇♀️示🌈。可(ke)以看出，監(jian)測位置的(de)最高溫度(du)爲 67.61 ℃，最低溫(wēn)度爲58.10 ℃，平均(jun1)溫度爲 64.70 ℃。
圖(tú)3 安裝在齒(chǐ)輪罩上的(de)紅外測溫(wen)傳感器
圖(tu)4 某磨機小(xiao)齒輪齒面(mian)熱成像及(ji)分析
1.2 在線(xiàn)軸承座振(zhèn)動測量法(fǎ)
由于磨機(jī)開式斜齒(chi)輪的縱向(xiang)重合度通(tōng)常大于 1，傳(chuan)動比較♌平(ping)穩，使軸承(cheng)座上的振(zhèn)動值無法(fa)敏感地反(fan)映齒🧑🏽🤝🧑🏻輪副(fù)的不對中(zhong)狀态，僅可(kě)作爲一個(ge)參考的檢(jiǎn)測方法。表(biǎo) 1 所列爲某(mǒu)台❤️磨機 4 種(zhǒng)不同溫😍度(dù)偏差下，兩(liǎng)種齒輪齧(niè)合頻率的(de)小齒輪軸(zhou)組水平方(fāng)👌向軸承座(zuò)振動數據(jù)。該數據顯(xian)示齒面溫(wēn)度偏差與(yu)振動值沒(mei)有較大的(de)相關性，即(ji)使明顯不(bu)對中的齒(chi)輪，其齧合(hé)頻率的 2 倍(bei)頻振動值(zhí)也較低。表(biao) 2 所列爲調(diào)整不對中(zhōng)前後齒面(miàn)溫度偏差(cha)與軸承座(zuo)振動數據(ju)。可以看出(chu)🆚，4 組不對中(zhong)的開式齒(chi)輪在調整(zhěng)🌐後溫度偏(pian)差均💁至少(shao)減少 80%，而軸(zhou)承座振動(dong)速度值大(dà)部分降幅(fu)在 15% 以上。
表(biǎo)1 水平方向(xiang)軸承座振(zhèn)動數據
表(biǎo)2 調整不對(duì)中前後齒(chǐ)面溫度偏(piān)差與軸承(chéng)座振動數(shù)據♋
開(kāi)式齒輪不(bu)對中通常(chang)表現爲平(píng)行不對中(zhong)、角度不對(duì)中以及綜(zōng)🤞合不對中(zhong)，不同的形(xíng)式産生不(bú)同的影響(xiang)，需要采取(qǔ)對應的措(cuo)施🎯進行調(diào)整。
2.1 平行不(bu)對中
平行(háng)不對中在(zài)設備實際(jì)工況中發(fa)生較少，影(ying)響相✂️對較(jiào)小✂️，在此不(bú)進行深入(rù)研究。平行(hang)不對中主(zhǔ)要表現爲(wei)在水平方(fāng)向上小齒(chi)輪與大齒(chi)輪齒面兩(liǎng)端側隙值(zhí)或頂隙值(zhí)比較一🔞緻(zhì)，但兩齒輪(lun)設計節圓(yuán)相對位置(zhi)出現重疊(dié)或者距離(li)過大，有時(shi)會造成異(yi)常振動、齒(chi)面溫度過(guò)高等問題(ti)，通過整體(ti)平移即可(kě)調整到位(wèi)。
2.2 角度不對(duì)中
角度不(bu)對中會造(zao)成沿齒向(xiàng)的載荷分(fen)布不均，齒(chǐ)面溫度産(chan)生偏差。角(jiao)度不對中(zhōng)又分爲水(shuǐ)平角度不(bú)對中和豎(shu)直角度㊙️不(bu)對🏃♀️中，如圖(tu) 5、6 所示。
圖5 水(shui)平角度不(bú)對中示意(yi)
圖6 豎直角(jiǎo)度不對中(zhong)示意
2.2.1 水平(píng)角度不對(dui)中
水平角(jiao)度不對中(zhong)時，小齒輪(lún)與大齒輪(lún)齒面兩端(duān)側隙值出(chu)現👣明顯的(de)差值，可通(tong)過移動一(yi)側軸承座(zuò)使❓側隙值(zhí)達到一緻(zhi)，實現載荷(hé)的均勻分(fèn)布，最終表(biǎo)現爲均勻(yún)🏃♂️的齒面溫(wēn)度。爲了确(que)定水平移(yí)㊙️動量，達到(dào)僅一次調(diao)整便使側(ce)隙值接近(jin)一緻的目(mù)的，需掌握(wo)軸㊙️承座水(shuǐ)平移動與(yǔ)側隙值量(liàng)化關系。圖(tu)🧡 7 所示爲側(ce)隙的測量(liang)方式。需注(zhù)意的是，受(shou)白天與夜(yè)晚環境👣溫(wēn)度和大齒(chǐ)輪端跳與(yu)🈲徑跳的影(ying)響，個别位(wei)置的側隙(xì)值大小會(huì)出現波動(dòng)，但❤️應使圖(tu) 7 中測得的(de)齒側隙值(zhi) x1+x2 (齒向左側(cè)接🏃♀️觸面和(hé)齒隙面 2 個(gè)側隙值之(zhi)和) 與 x3+x4(齒🛀🏻向(xiang)右側接觸(chù)面和齒隙(xì)面 2 個側隙(xì)值之和) 的(de)差值盡量(liàng)小，且接觸(chù)側無間隙(xì)。
圖7 側隙的(de)測量方式(shi)
圖8 所示爲(wèi)大、小齒輪(lún)的安裝示(shi)意。在實際(jì)維護工作(zuo)中，測量的(de)齒面側隙(xì)值對應于(yú)節圓處的(de)側隙變化(huà)值 jbn，根據齒(chǐ)輪幾何特(tè)性，結合大(dà)、小齒輪位(wèi)置關系可(kě)🐅以得出換(huàn)算式
式中(zhōng)：Δs 爲小齒輪(lun)軸水平移(yi)動距離，mm；θ 爲(wei)大、小齒輪(lún)安裝角，(°)；αn 爲(wei)齒輪🏃♀️法❓向(xiang)壓力角，(°)。
例(lì)如，小齒輪(lun)軸一側水(shui)平移動距(jù)離 Δs=1 mm時，假設(shè) θ =14°，αn=25°，此時 jbn=0.9 mm，即節(jiē)圓🌂處的側(ce)隙變化值(zhi)爲 0.9 mm。
圖8 大、小(xiǎo)齒輪安裝(zhuāng)位置示意(yì)
2.2.2 豎直角度(dù)不對中
當(dāng)小齒輪與(yǔ)大齒輪齒(chi)面兩端側(cè)隙值和頂(dǐng)隙值基本(ben)一緻時，齒(chi)面溫度仍(reng)顯示偏差(chà)，可判斷爲(wei)豎直角度(du)不🌏對中。此(cǐ)時，需要将(jiang)小齒輪在(zai)豎直方向(xiang)進行上下(xia)調整來保(bao)證兩端齧(niè)合承載均(jun1)勻性。現場(chǎng)搜集若幹(gàn)組豎直角(jiao)度不對🌈中(zhong)齒輪，對其(qi)調整前後(hòu)的溫度☀️偏(piān)差變化、調(diào)整量和磨(mó)機實際運(yun)行功率進(jin)行數據💜分(fen)析與研究(jiu)，筆者提出(chu)了經驗回(hui)歸公式
式 (2) 考(kǎo)慮了磨機(jī)規格不同(tong)長徑比以(yi)及在不同(tóng)載荷下的(de)筒體撓🙇♀️度(dù)對溫度偏(piān)差的影響(xiang)，能夠較爲(wei)可靠地确(què)定在⛹🏻♀️豎直(zhí)角度不對(dui)中情況下(xia)小齒輪軸(zhou)組的調整(zhěng)量。結合表(biǎo) 3 中的 7 組實(shi)際數🚶據，利(lì)用式 (2) 計算(suàn)墊片調整(zhěng)量，結果與(yǔ)實際墊片(pian)調整量最(zuì)大差🏒值小(xiao)于 0.05 mm，對🔞比曲(qǔ)線如圖 9 所(suǒ)示。滿足現(xiàn)場調整的(de)施工和精(jīng)度需求。
表(biǎo)3 僅使用墊(nian)片調整前(qian)、後齒面溫(wen)度偏差數(shu)據
圖9 實際(ji)的墊片調(diào)整量與計(ji)算的墊片(pian)調整量比(bǐ)較
3 讨論
開(kāi)式齒輪不(bu)對中的調(diào)整是一個(gè)精密操作(zuò)的過程，需(xu)要使用百(bǎi)🏃♀️分表記錄(lù)，并确認固(gù)定端和遊(you)動端軸承(cheng)座在調整(zhěng)過程中的(de)實際位移(yí)量。同時，需(xu)考慮軸承(cheng)遊隙、軸承(chéng)座螺栓緊(jǐn)固順序、小(xiao)齒輪軸與(yǔ)電動機或(huò)減速器的(de)同軸度🔞等(deng)因素，結果(guǒ)易受操作(zuo)者水平的(de)影響。特别(bié)是當電動(dòng)機無法調(diao)整時，在調(diao)整小齒輪(lún)時，需要綜(zong)合👈考慮對(dui)應聯軸器(qi)同軸度，避(bì)免開式齒(chi)輪對中調(diao)整後🧑🏾🤝🧑🏼，由聯(lián)軸器同軸(zhóu)度超标導(dǎo)緻異常🥵振(zhen)動問題。
4 結(jie)論
針對(dui)水平角度(dù)不對中情(qíng)況下調整(zheng)側隙的要(yao)求，爲了高(gao)效㊙️準☀️确地(dì)實施調整(zheng)，結合磨機(jī)齒輪的幾(jǐ)何結🥵構，确(què)定了小齒(chǐ)輪軸水平(píng)移動量與(yu)側隙變化(huà)量的關系(xì)式。
對豎直(zhi)角度不對(dui)中情況下(xià)如何确定(dìng)調整墊片(pian)厚度🐪的難(nán)😍點，結合 7 組(zǔ)現場實際(ji)調整數據(ju)，綜合考慮(lǜ)了磨機規(gui)格的不同(tóng)長徑比㊙️以(yǐ)及在不同(tong)載荷下的(de)筒體撓度(du)對溫度偏(piān)差的🤩影響(xiǎng)，提出了可(ke)量化經驗(yàn)回歸公式(shi)。利用該公(gōng)式計算的(de)墊片調整(zhěng)量與實際(jì)墊片調整(zhěng)量最大差(cha)值小于 0.05 mm，滿(man)足調整的(de)精度需求(qiu)。還可根據(jù)更多現場(chǎng)數據，驗證(zhèng)和修正計(jì)算調整墊(niàn)片厚度的(de)經驗回歸(gui)公式，降💋低(dī)開式齒☎️輪(lún)調整的技(ji)術難度，節(jiē)約調整工(gong)作的時長(zhǎng)，爲齒輪副(fu)長期安全(quan)平穩運行(hang)創造有利(lì)條件。
由于(yu)各磨機工(gōng)況不同，當(dāng)采用以上(shàng)方法不便(bian)或調💰整效(xiao)果不理想(xiang)時，需使用(yong)着色劑查(cha)看開式齒(chǐ)輪實際接(jie)觸情況，分(fen)析原因并(bing)采取其他(tā)相應措施(shī)。
引文格式(shì)：
