童仁平

（黑龍江烏拉嘎黃（huáng）金礦業有限責任（rèn）公司）

齒輪傳動（dòng）具有效率高、結構（gòu）緊湊、工作可靠、壽命長及（jí）傳動比較穩（wěn）定等特點。齒輪傳（chuán）動工作的持久性和可靠性主要取決於其加工製造精度和裝配、檢修質量。製（zhì）造精度和裝配質量的好壞對動負荷的產（chǎn）生、傳動（dòng）時的聲響及齒輪的（de）壽命（mìng）有很大影（yǐng）響，尤其是（shì）在球磨機的安裝、檢（jiǎn）修過程中（zhōng），其傳動裝置齒輪（lún）副齧合間隙的選擇（zé）和調整更顯重（chóng）要。在現行的規（guī）範中，給出了球磨機安裝時齒輪副齒側間隙控製（zhì）標準，對齒輪副的齒頂間隙沒有提出要求，隻給出了大齒（chǐ）圈徑向跳動的（de）上限標準。但大齒圈（quān）由於（yú）加工（gōng）精度不高，加上鑄造、加（jiā）工殘餘應力引（yǐn）起的變形和安裝（zhuāng）誤差，使球磨機大齒圈安裝後一般較難達到設計或（huò）安裝規範規定的徑向跳動要求。所以球磨（mó）機在實際安裝（zhuāng）及調整過程中，因徑向跳動的超差，隻強調控製齒側間隙是很難保證齒輪正常傳動的（de），尤其是大齒圈使用壽命至少在12年以上，在此期間需（xū）多（duō）次更換小齒輪及調換大小齒輪的工作麵（miàn）。由於大（dà）小齒輪齒頂間隙的（de）測量（liàng）不（bú）受齒（chǐ）麵磨損的影響，所以以齒頂間隙為控（kòng）製值調整齒輪副的齧合間隙更（gèng）有利於保證（zhèng）齒輪傳動的正常進行。
1　大齒圈產生徑向（xiàng）跳（tiào）動的原（yuán）因
由於加工、運輸保管、安裝等因素的影響，大齒圈會產生各種形式的變形，從而導致其徑向圓（yuán）跳動公差超差。
1.1 齒輪的徑向誤差產（chǎn）生的徑向跳動
齒輪的徑向誤差是指滾齒或插齒時，由於齒坯的實際回轉中心與基準孔 (軸) 軸心不重（chóng）合，即出現幾何偏心，使（shǐ）所切齒輪（lún）的輪齒發生徑向位移而引（yǐn）起的齒距累積誤差。由（yóu）圖 1 可（kě）以（yǐ）看（kàn）出：O 為切齒時回轉中心，O′ 為基（jī）準孔的幾何中心，當兩者不重合時，即使所切齒圈上的各齒沿圓周分布均勻（yún） (即（jí） P1＝P2)，但它隻是分布在以 O 為中心的分度圓上，而在以 O′ 為中心的分度圓上其分布就不均勻了，即（jí）虛線圓上（shàng）的 P1′ ≠ P2′。顯然這種齒距（jù）的變化（huà）是（shì）由於幾何偏心引起齒廓徑向位移而造成的。
切齒時產生齒輪徑向誤差的主要原因是工件安裝中心出現幾何偏心。球磨機大齒圈加工時，一般（bān）是以外圓（yuán）找正定（dìng）心、端麵定位來安裝齒坯的，由於齒坯（pī）外圓本身徑向跳（tiào）動太大，或基準（zhǔn）麵（miàn）與孔軸線不垂直引起幾何偏心。

圖（tú） 1 幾何偏心引起徑向偏差（chà）
r —滾齒時的分度圓半徑；r′— 齒圈的分（fèn）度圓半徑

1.2 加工應力釋放產生（shēng）的徑向跳動
大齒圈的切削加工過程是工件材料被切除的過（guò）程，刀具的刀刃在切削力的作用下（xià）擠入工件，工件就會由於外力作用而產生變形，此時（shí）在工件內各部分之間產（chǎn）生相互作用的內力，以抵抗（kàng）這種外力的作（zuò）用（yòng），並力圖使（shǐ）物體從（cóng）變形後的位置恢（huī）複到變形前的位置，工（gōng）件隻有通過變形來達到新的應力平衡狀態。
在熱處理過程中，工件各部位組織轉變不（bú）一致（zhì），熱脹冷（lěng）縮不（bú）同（tóng）步，一般總會（huì）造成（chéng）工件熱處理後不（bú）同程度、不同形式的畸變。
因為對工件進（jìn）行熱加工或冷（lěng）加工使金屬（shǔ）內部宏觀（guān）或微觀組織發生不均勻的體積變化而產生（shēng）的具有內應力的零件，其（qí）內部組（zǔ）織（zhī）處（chù）於一種極不穩（wěn）定的狀態，有著強烈的（de）恢複到無應力狀（zhuàng）態的傾向，因此不（bú）斷地釋放應力，直到其完全消失為止，在這一內（nèi）應力消失過（guò）程中，零件的形狀逐漸變化，原（yuán）有的（de）加工精（jīng）度逐漸喪失。針對兩半聯接的大齒（chǐ）圈來說，加工應力的釋放更易產生變形，從而導致徑向跳動量的增加。
1.3 運輸、存（cún）放及安裝不當產生的徑向跳動
在起吊運輸過（guò）程（chéng）中，如果裝（zhuāng）卸起吊方法不（bú）當，也能引（yǐn）起張口現象。如（rú）圖（tú） 2 所示，如果起吊在半齒圈中間稍偏兩側部（bù）位，放置時，兩接合麵先著地而後翻倒放平，此（cǐ）時（shí）半齒圈（quān）接合麵處直徑變長而不能彈性恢複（fù），時間一長即成為塑性變形，從而引起接（jiē）合麵張口，齒（chǐ）距變長，該段齒（chǐ）圈徑向跳動超差。安裝時（shí）如果放置方向不當，不（bú）注意法蘭螺栓擰緊順序，也容易引起齒圈變（biàn）形。

圖 2 半圈起吊示（shì）意

2　大齒圈（quān）安裝的檢測與調整
按照安裝程序，大齒圈裝（zhuāng）配（pèi）到（dào）筒體法蘭後，首先要使兩半齒圈接口處的間隙及齒距符合要求，然後還應檢測大齒圈的徑向跳動和端（duān）麵跳動值。如果超差，則應通過（guò）適當調整，保證其達到（dào）安裝的技術要求，為下一步的傳動裝置調整提供依據。
2.1 大齒圈的檢測
大齒圈安裝後需（xū）檢測其徑向跳動和端麵跳動。徑向跳動 Fr 是以齒輪軸線為基準，其值等於徑向偏差的Z大值和Z小值的（de）代數差。端（duān）麵（miàn）跳動是以齒輪軸線為基準，齒輪端麵與軸（zhóu）心線的不（bú）垂直度。
大齒圈徑（jìng）向跳動（dòng）和端麵跳（tiào）動的檢測如圖 3 所示，在大齒圈齒寬的中點（diǎn）處設置一塊千分表 E，測微指針要垂直被測麵，用來測量齒圈的徑向跳動（dòng）；在大（dà）齒圈的端麵設置一塊千（qiān）分表 A，用來測量大齒圈（quān）的端麵跳動；B、C 兩塊千分表分別設在中空軸軸肩處，並相（xiàng）隔（gé） 180°，用來測量球磨機本身的（de）軸間串動量（liàng），以（yǐ）此來校正大齒圈端（duān）麵跳動量 A 表的數據。
千分（fèn）表（biǎo）設置完畢後調校各表的指針，使指針對準讀（dú）數“0.00 mm”。將大齒圈均勻劃分（fèn）幾點，作為（wéi）檢測點。行車盤轉筒體，讀取千分表在相應點（diǎn）的讀數，並記錄數據，Z後回到零點，E 表的讀數仍（réng）為“0.00 mm”，就檢測出大齒（chǐ）圈各點（diǎn）的徑向偏差值，Z大偏差值與Z小偏差值的差即為大齒圈的徑向跳動量。
某一點 A 表的讀數減去對應點 B 表的讀數，即（jí）為該點的端麵跳動偏差值，其Z大偏差值與Z小偏差值（zhí）的差即（jí）為大齒圈的端麵跳動量。
2.2 大齒圈的調整
根據規範要求：大齒圈的徑向跳動，每米節圓（yuán）直徑不（bú）應大於 0.25 mm；大齒圈的端麵跳動，每米節圓直徑不應大於 0.35 mm。如果超差就（jiù）需要進行調整。
為了消除過大的端麵跳動，可通過在大齒圈和（hé）端蓋的接（jiē）觸麵之間加金（jīn）屬墊片進行調整，直至達到規範要求為止。
大（dà）齒圈內圓柱麵（miàn）與筒體法蘭的圓柱麵（miàn）之間有一定間隙，見圖 3 中的（de） a。在檢測完大齒圈的徑（jìng）向跳動後，再按其對應（yīng）點測量兩（liǎng）個圓（yuán）柱配合麵之間的間隙（xì）值 a，並計算（suàn）出間隙平均值。調節法蘭（lán）連（lián）接螺栓，按計算出的間隙平均值調整各測量點的間隙，這樣基本能消除安裝誤差導致的徑向跳動偏差。緊固法蘭螺栓後，再次檢測齒圈的徑向跳動偏差，如果徑向跳動還超差，可繼續（xù）調整。在（zài）消除（chú）安裝（zhuāng）誤差的前提下，也盡量（liàng）減少其他原因導致的（de）徑向偏差，使徑向跳動量達到或接近規範要（yào）求（qiú）。調整完畢後，應將大齒（chǐ）圈徑向跳動偏差值Z大和Z小處作標記（jì），並詳細記錄在（zài）設備檔案中，以（yǐ）利於（yú）調整齒輪副的齧合（hé）間隙。

圖 3 測量齒圈軸向和（hé）徑向擺動示意

3　齒輪副齧合間隙的檢（jiǎn）測與調整
3.1 齒輪副齧合情況的檢測
球磨機傳動裝置安（ān）裝後，按照規範要求，其檢驗方法為壓鉛和著色檢查。
3.1.1 壓鉛法（fǎ）檢測齒（chǐ）輪的齧合間隙
采用直徑約為 0.35～0.50 m (m 為齒輪（lún）模數) 的鉛絲 (棒)，其長度應大於 5個齒距。沿齒寬均勻放（fàng）置至（zhì）少 2 根鉛絲 (棒)，為防止其脫落，可用潤滑脂將其粘在齒麵上；然後使齒輪齧合滾壓，壓扁後的鉛絲 (棒)就代表齒輪齧合（hé）的齒頂間隙和齒側間隙，如圖 4 所示，Cn 為齒（chǐ）頂間隙，a 與 b 為齒側間隙。用外徑（jìng）千分尺測量被壓扁的鉛絲 (棒（bàng）) 厚度，Z厚段為齒（chǐ）輪齧合的頂間隙 Cn，與之相鄰兩段鉛絲厚度之和 (a+b) 即為齒輪齧合的（de）齒側（cè）間隙 Jbn。

圖 4 測量（liàng）齒圈軸向和徑向擺動（dòng）

通過壓鉛法，還能檢查出齒輪軸的平行度（dù）和扭斜度。
3.1.2 著色法檢查齒輪（lún）副的接觸麵
齒輪齧合接觸麵積的大小和位置是表明齒輪製造和裝配質（zhì）量的一個重要標誌。傳動齒輪在運行過程中（zhōng），要求相互作用的表麵接觸良好，緊密配合，承受的負荷均勻分布，發生的磨損沿其工作齒麵高度和寬度一致。否則，必然會加大載荷的集中和（hé）齒麵的過早磨損。
著色法檢查齒輪副接觸麵積的操作方法：用紅丹加少許機油調成塗色油，將其均勻地塗在小齒輪的齧合麵上（shàng）；用小齒輪（lún）驅動大齒圈，在（zài）大齒圈轉動 3～4 轉後，塗色油的色跡即顯示在大齒圈的輪（lún）齒工作麵上，根據（jù）色跡可以判定齒輪（lún）裝配的（de）正確性。圓柱齒輪正確齧合時，其齧合接觸斑點，沿齒高不應小於（yú） 40%，沿齒長不應小於 50%，且應趨向（xiàng）於中部（bù）。
3.2 齒輪副齧合間隙的調整
3.2.1 新安裝球磨機或更新（xīn）大（dà）齒圈時（shí）間隙的調整（zhěng）
新安裝球磨（mó）機或更新大（dà）齒圈時，因大齒圈及小齒輪均為標準（zhǔn）齒（chǐ）輪，此時應以檢測大、小（xiǎo）齒輪齧合（hé）的齒側間隙（xì）為主，齒頂間隙為輔的原則進行，齒（chǐ）輪齧合側間（jiān）隙應符（fú）合表 1 中的規定。

表 1 齒輪齧合側間隙 mm

但檢測點一定要選擇在大齒圈徑向偏差值Z大處。隻有保證大齒圈徑向偏差值Z大處的齒側間隙在表 1 給出的範圍內才能確保齒輪副的正常齧合和傳動。調整後的間隙值要（yào）填寫在設備檔案（àn）中，作為（wéi）後期（qī）維修（xiū）時傳動裝置（zhì）調整的依據。
3.2.2 更換小齒輪時（shí）齧合間隙的調整
球磨（mó）機小齒輪的使（shǐ）用壽命一般為 1.5～2 a，而大齒圈（quān）的使用壽命卻在 12 a 以上（shàng），也就（jiù）是說（shuō）在大齒圈的使用周期內需多次更換小齒輪。在更換小齒輪時（shí），因大齒圈齒厚的磨損，在齒麵出現了一個“磨（mó）損”後的頂隙。由於這個頂隙是磨損出來的，具有（yǒu）磨合性質，新更換的小齒輪的徑向Z大偏差值隻（zhī）要稍大（dà）於更換前的小齒輪的Z大徑向（xiàng）偏差值，就會因頂牙現象而（ér）發生振（zhèn）動。此時因（yīn）齒（chǐ）麵已經磨損，因此檢（jiǎn）測齒輪齧合（hé）的側間隙是沒用的，隻能根據設備擋案記錄的（de）齒頂間隙值，及新更換的小齒（chǐ）輪的徑向偏差值的增加量，將齒頂間隙放大，方可保證傳動裝置的正常運行。通過壓鉛法（fǎ）檢測齒頂間隙及用著色法檢查齒輪齧合接觸斑點，滿足規範要求即可，不必檢（jiǎn）測齒側間（jiān）隙。
3.2.3 大齒圈翻背時齧合間隙（xì）的調整
因球磨（mó）機單向運轉，為了延長大齒圈的使用壽命，保證傳動係統運行（háng）平穩，當大齒圈齒厚磨損量達25% 時可翻麵繼續（xù）使用。大齒圈翻麵安裝、調整的工作程序應（yīng）按安裝新（xīn）大齒圈的程序進行，需調（diào）整大齒（chǐ）圈的徑（jìng）向（xiàng）跳動和端麵（miàn）跳（tiào）動，並將調整結果記入設備（bèi）檔案。在檢測（cè）齒輪副的齧合間隙時，因大齒圈齒厚已嚴重磨損，齒側間隙已毫無意義，此時隻需采用壓鉛法檢測齒頂間隙即可。齒頂間隙的調整依據為（wéi）：在徑向偏差（chà）值Z大處，齒頂間隙（xì） Cn = 0.25 m；在徑向偏差值Z小處（chù），齒（chǐ）頂間隙 Cn = 0.25 m+Fr。
4　結語
大小齒（chǐ）輪的齧合情（qíng）況對（duì）球磨機的運轉狀況有著重要影響（xiǎng），合理選擇齒輪的齧合間隙並進行必要的調整是球磨機安裝及（jí）維修工作中的重要（yào）環節，也是保證（zhèng）傳動係統正常運行的必要條件。所以，在球磨（mó）機安裝、維（wéi）修過（guò）程中要針對不同情況采用不同的控製（zhì）標準，來調整齒輪的齧合間隙，保證齒輪副（fù）的正確齧合。
在（zài）球（qiú）磨機安裝及大齒圈更新時，可按規範要求，以控製齒側間隙為主，但要（yào）充分考慮大齒圈的徑向跳動量，合（hé）理選擇檢測點；在維修階段，隻能將控製齒頂（dǐng）間隙作（zuò）為的調（diào）整（zhěng）依據，但齒頂（dǐng）間隙的（de）控製值也需（xū）根據不同（tóng）情況進行合理確定。
引文格式：
[1]童仁平.球磨機齒輪齧合間隙的合理選擇及調整.[J].礦山機（jī）械,2014,42(2):122-125.

來源：《礦山機械》2014年02期