導讀(du)：開式齒輪是礦(kuang)物磨機的關鍵(jiàn)部件，不對中是(shì)運🈲行過程中常(chang)見的問題。大小(xiǎo)齒輪不對中會(huì)使局部齒🈲面出(chū)現偏載，若檢測(ce)或調整方法不(bú)當，會造成🌐齒面(mian)損傷甚至斷齒(chi)，嚴🌈重縮短齒輪(lún)的使用壽命。結(jié)合礦物磨機開(kai)式齒輪維護實(shi)踐經驗，介紹了(le)在線齒面溫差(chà)和軸承座振動(dong)的不對中檢🤞測(ce)方法，并對🚶♀️如何(he)通過側🔆隙💘和墊(niàn)片高效地調整(zhěng)開式齒輪角度(dù)不對中進行了(le)研✉️究與總🐉結，爲(wei)科學檢測、高效(xiào)調整提供了指(zhǐ)導。
由于礦物磨(mó)機開式齒輪傳(chuán)動工況比較惡(e)劣，特别是♋出❗現(xiàn)不對中時，局部(bu)齒面承受高載(zai)荷，導緻齒面🌂過(guo)早出現點蝕😘或(huo)裂😘紋，大大縮短(duǎn)了齒輪的使用(yòng)壽命；當偏🌈載過(guo)大時，大齒🏃🏻♂️輪齒(chi)面甚至出㊙️現斷(duàn)裂失效。根據國(guó)内案例，采用堆(duī)焊修複一個斷(duan)齒所需時間約(yue)爲 3~6d；如需更換齒(chi)輪，在人🏃♂️員、器具(ju)和齒❌輪備件準(zhun)備到位的前提(ti)下，也至少需要(yào)15d；而且修複後的(de)使用效果存在(zai)不确定性，爲生(sheng)産運營帶來🈲了(le)巨大的經濟🏒損(sǔn)失。
開式齒輪不(bú)對中是礦物磨(mó)機運行過程中(zhong)常見的問👉題，産(chǎn)生的主要原因(yīn)如下。
(1) 在安裝初(chū)期，磨機負荷試(shi)車時，負荷、筒體(ti)和軸承等部件(jiàn)溫度升高，筒體(tǐ)撓度、熱變形等(děng)随之改變，開式(shì)齒輪的對中狀(zhuàng)況也發生了變(biàn)化。
(2) 在礦物磨機(ji)運轉時，随着時(shi)間的推移，主軸(zhou)承、小齒🏃♀️輪軸等(deng)♉不同部位地基(ji)沉降不均，影響(xiang)開式齒輪的對(dui)中狀況；另外👌，不(bú)可避免🚶的振動(dong)導緻固定軸承(cheng)座的螺栓轉矩(jǔ)出現降低㊙️，受啓(qǐ)動⭐過程中的瞬(shun)時沖擊影響，小(xiǎo)齒輪軸組底闆(pan)相對大♻️齒輪也(yě)可能發生移🔴位(wei)。
1 不對中的(de)檢測方法介紹(shao)
1.1 在線(xiàn)齒面溫度測量(liàng)法
開式齒輪不(bu)對中将導緻沿(yán)整個齒面負載(zǎi)分布不均👨❤️👨，并在(zài)高🌏負載點産生(sheng)高的運行溫度(du)。當齒面溫度較(jiào)均勻時，表明💔齒(chǐ)面承受均勻的(de)載荷，也表明齒(chi)輪😍處于較佳對(dui)中狀态。
通常選(xuǎn)用小齒輪而不(bu)是大齒輪齒面(miàn)溫度來判斷開(kai)式齒👅輪是否出(chū)現不對中現象(xiàng)。這是因爲實際(jì)運行時，發現🈲大(dà)齒輪齒面溫度(du)和偏差均比小(xiao)齒輪的更小，無(wu)🆚法敏感🔞地反映(ying)齒輪不對中的(de)問題；同時，受大(da)齒輪安裝精度(du)的📧影響，不同位(wèi)置大齒輪齒面(mian)的🔱溫度分布也(yě)不一緻。圖 1 和🌂圖(tú) 2 是某運行中磨(mó)機大齒輪和小(xiǎo)齒輪的🐪熱成像(xiàng)圖。圖 1 顯示小齒(chǐ)輪齒面⭕溫度偏(pian)差約 10.6 ℃，齒面最高(gāo)溫度爲 58.7 ℃。圖 2 顯示(shì)大💋齒輪齒面溫(wen)度偏🐆差小于 1.0℃，齒(chǐ)面最高溫度爲(wèi) 38.0 ℃，比小齒輪㊙️齒面(miàn)最高溫度低了(le) 20.7 ℃；同時，相鄰時刻(kè)拍攝的兩張大(dà)齒輪齒面的溫(wēn)度分布也略有(yǒu)不同。
圖1 某運行(hang)中磨機小齒輪(lun)齒面熱成像
圖(tú)2 某運行中磨機(ji)大齒輪齒面熱(re)成像
小齒輪齒(chǐ)面溫度通常是(shì)利用齒輪罩上(shang)安裝的 3 個紅外(wài)測溫傳感器實(shí)現在線測量的(de)，如圖 3 所示。利用(yòng)🌐手持測溫🔴槍定(dìng)期從觀察門處(chu)測量齒面溫度(du)，并與紅外測溫(wēn)傳感♊器數據進(jin)行比對，确保在(zài)線監測數據準(zhǔn)确性也非常有(yǒu)必要。同時，熱成(cheng)像儀作爲專業(yè)👌監測工具，能🐉夠(gou)提供更加直觀(guan)全面的溫度分(fen)布信息。例如，繪(hui)制沿🧡齒寬方向(xiàng)某位置溫度曲(qu)線，獲取任一點(diǎn)、線或🌍區域處✌️的(de)最高、最低和平(píng)均溫度，如圖 4 所(suo)示。可以看出，監(jian)測位💁置的最高(gao)溫度爲 67.61 ℃，最低溫(wēn)度爲58.10 ℃，平均溫度(dù)爲 64.70 ℃。
圖3 安裝在齒(chi)輪罩上的紅外(wai)測溫傳感器
圖(tú)4 某磨機小齒輪(lún)齒面熱成像及(jí)分析
1.2 在線軸承(chéng)座振動測量法(fǎ)
由于磨機開式(shi)斜齒輪的縱向(xiàng)重合度通常大(dà)于 1，傳動比較平(píng)穩，使軸承座上(shang)的振動值無法(fǎ)敏感地反映齒(chǐ)輪副☔的不對中(zhong)狀态，僅可作爲(wei)一個參考的檢(jiǎn)測方法。表 1 所列(liè)爲某台📞磨機 4 種(zhǒng)不同溫☔度偏差(chà)下，兩種齒輪齧(niè)合頻率的小齒(chǐ)輪軸組水平方(fāng)😄向軸承座🏃振動(dòng)數據。該數據顯(xiǎn)示齒面溫度偏(piān)差與振動值沒(mei)有較大的相關(guan)性，即使明顯不(bu)👅對中的齒輪，其(qí)齧合🚶頻率的 2 倍(bèi)頻振動🤩值也較(jiào)低。表 2 所列爲調(diào)整不對中前後(hou)齒面溫度偏差(chà)與軸承座振動(dòng)數👄據🆚。可以看出(chū)，4 組不對中的開(kāi)式齒輪在調整(zheng)後溫度偏差均(jun1)至少減少 80%，而軸(zhóu)承座振動速度(du)值大部分降幅(fú)在 15% 以上。
表1 水平(píng)方向軸承座振(zhèn)動數據
表2 調整(zhěng)不對中前後齒(chǐ)面溫度偏差與(yǔ)軸承座振動數(shù)據
2 不對中的調(diao)整方法研究
開(kai)式齒輪不對中(zhong)通常表現爲平(ping)行不對中、角度(du)不對♌中以及綜(zong)合不對中，不同(tóng)的形式産生不(bú)同的影響，需要(yao)采取對應的措(cuò)施進行調整。
平行(hang)不對中在設備(bèi)實際工況中發(fā)生較少，影響相(xiàng)對較小，在☀️此不(bú)進行深入研究(jiu)。平行不對中主(zhǔ)要表現爲在水(shuǐ)平方向上小齒(chi)輪與大齒輪齒(chi)面兩端側隙值(zhí)或頂隙值比較(jiao)一緻，但兩齒輪(lún)設計節圓相對(duì)位置出現重疊(die)或者距離過大(dà)，有時會造成異(yi)常振動、齒面溫(wēn)度過高等問題(ti)，通過整體平移(yí)即可調整到位(wei)。
2.2 角度不對中
角(jiao)度不對中會造(zao)成沿齒向的載(zai)荷分布不均，齒(chǐ)面溫度産生偏(piān)差。角度不對中(zhong)又分爲水平角(jiao)度不對中和✂️豎(shu)直角度不對中(zhong)，如圖 5、6 所示。
圖5 水(shui)平角度不對中(zhong)示意
圖6 豎直角(jiao)度不對中示意(yi)
2.2.1 水平角度不對(duì)中
水平角度不(bu)對中時，小齒輪(lún)與大齒輪齒面(mian)兩端側隙🏃值出(chū)現明顯的差值(zhi)，可通過移動一(yi)側軸承座使側(ce)隙🔴值達到一緻(zhi)，實現載🚶♀️荷的均(jun)勻分布，最終表(biǎo)現爲均勻的齒(chǐ)面溫度。爲🌐了确(què)定水平移動量(liàng)，達到僅一次調(diào)整便使側隙值(zhí)接近一🍓緻的目(mu)的，需掌握軸承(cheng)座水平移動與(yu)側隙值量化關(guān)系。圖♋ 7 所示爲側(cè)隙的測量方式(shì)。需注意的是，受(shou)白天與夜晚環(huán)境溫度和大齒(chǐ)輪端跳與徑跳(tiào)的影響，個别位(wèi)置的側隙值☀️大(dà)小會出現波動(dong)，但🏃🏻♂️應使圖 7 中測(ce)得的☀️齒側隙值(zhi) x1+x2 (齒向左側接觸(chù)面和齒隙面 2 個(ge)側隙值之和) 與(yǔ) x3+x4(齒向右側接觸(chù)面和齒隙面 2 個(gè)側隙值之和) 的(de)差值盡量小❤️，且(qie)接觸側無☎️間隙(xi)。
圖7 側隙的測量(liàng)方式
圖8 所示爲(wèi)大、小齒輪的安(ān)裝示意。在實際(jì)維護工作中，測(ce)量🐆的🌐齒面側隙(xì)值對應于節圓(yuán)處的側隙變化(huà)值 jbn，根據齒輪幾(jǐ)何特性，結合大(dà)、小齒輪位置關(guan)系可以得出換(huan)算式
式中：Δs 爲小(xiao)齒輪軸水平移(yí)動距離，mm；θ 爲大、小(xiǎo)齒輪安裝角，(°)；αn 爲(wei)齒輪🈲法向壓力(li)角，(°)。
例如，小齒輪(lun)軸一側水平移(yí)動距離 Δs=1 mm時，假設(she) θ =14°，αn=25°，此時 jbn=0.9 mm，即節圓處(chu)的側🔞隙變化值(zhí)爲 0.9 mm。
圖8 大、小齒輪(lún)安裝位置示意(yi)
2.2.2 豎直角度不對(duì)中
當小齒輪與(yu)大齒輪齒面兩(liang)端側隙值和頂(dǐng)隙值基‼️本一緻(zhì)時，齒面溫度仍(reng)顯示偏差，可判(pan)斷爲豎直角度(du)不🔞對中。此時，需(xū)要将小齒輪在(zai)豎直方向進行(hang)上下調整🌈來保(bao)證兩端齧⛱️合承(chéng)載💋均勻性。現場(chang)搜集若幹組豎(shu)直角度不對中(zhōng)齒輪，對⭐其調整(zhěng)前✨後的溫度偏(pian)差變化、調整量(liàng)和磨機實際運(yùn)行功率進行數(shù)據🏃♂️分析與研究(jiu)，筆者提出了經(jīng)驗🌈回歸公式
式(shi)中：S 爲所需的墊(niàn)片調整量，mm；ΔT 爲需(xū)要調整的溫差(chà)值，℃；Lr 爲磨機的長(zhǎng)徑比，P1 爲實際運(yùn)行功率，kW；Pn 爲磨機(ji)額定裝機功率(lü)，kW。
式 (2) 考慮了磨機(jī)規格不同長徑(jìng)比以及在不同(tóng)載荷下的筒體(ti)撓度對溫度偏(piān)差的影響，能夠(gou)較爲可靠地确(que)定在豎直角度(du)不對中情況下(xia)小齒輪軸組的(de)調整量。結合表(biǎo) 3 中的 7 組實際數(shù)據，利用式 (2) 計算(suan)墊片🌏調整量，結(jié)果與實際墊片(pian)調整量最大差(chà)值小于 0.05 mm，對🈲比曲(qu)線如圖💔 9 所示。滿(man)足現場調整的(de)施工和精度需(xū)求。
表3 僅使用墊(nian)片調整前、後齒(chi)面溫度偏差數(shù)據
圖9 實際的墊(niàn)片調整量與計(jì)算的墊片調整(zheng)量比較
3 讨論
開(kāi)式齒輪不對中(zhōng)的調整是一個(ge)精密操作的過(guò)程，需要使用百(bǎi)分表記錄，并确(que)認固定端和遊(you)動端軸承座在(zai)調整過程中的(de)實際位移量。同(tóng)時，需考慮軸承(chéng)遊隙💃🏻、軸承座螺(luo)栓緊固順序、小(xiao)齒輪👨❤️👨軸與電動(dòng)機或減速器的(de)同軸度等因素(su)，結果易受操作(zuò)者水平的影響(xiang)。特别是當電動(dong)機無法調整時(shí)🔴，在調整小齒❌輪(lun)時，需要綜合考(kǎo)慮對應聯軸🥰器(qì)同軸度，避免開(kai)式齒輪對中調(diào)整後，由聯軸器(qi)同軸度🏒超标導(dǎo)緻異常振動問(wèn)題。
4 結論
開式齒(chi)輪的不對中是(shì)磨機運行中的(de)常見問題，該問(wen)題🥰的出💋現不利(li)于大齒輪長期(qī)穩定運行，嚴重(zhong)時短期🐅内可💋能(neng)對齒輪造成直(zhi)接損壞。通過在(zài)線齒面💁溫度檢(jiǎn)🌐測法，可及時地(di)🌈發現不對中問(wèn)題。針對常見的(de)角度不對中情(qíng)況💔，水平和豎直(zhí)方向調整小齒(chi)輪軸承座是最(zui)有效的解決㊙️方(fang)法。需要注意的(de)是，在調整開始(shǐ)前，需✏️确定溫度(du)偏差是否由不(bú)對中導緻，以及(jí)不對中的具體(tǐ)類型。
針對水平(píng)角度不對中情(qíng)況下調整側隙(xi)的要求，爲了高(gao)效準确地實施(shī)調整，結合磨機(ji)齒輪的幾何結(jie)構，确定了小齒(chǐ)輪軸水平移動(dòng)量與側隙變化(hua)量的關系式。
由于各磨(mo)機工況不同，當(dang)采用以上方法(fa)不便或調整效(xiao)果不理想時，需(xū)使用着色劑查(cha)看開式齒輪實(shi)際接觸情況，分(fen)析原因并采取(qǔ)其他相應措施(shi)。
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