MQG3660型球磨机断齿故障原因及解决方法

    一、故障

    MQG3660型球磨机，筒身尺寸（直径x长度）为3600mm×6000mm。球磨机安装完毕后，空载试运行时声音不太正常。停机检查，发现主传动齿轮中小齿轮的根部有裂纹。当时认为，小齿轮裂纹是其加工制造过程中，由于表面质量存在问题而引起的应力集中逐步发展所致。换上一个新的小齿轮，经过几天空载磨合后便投入生产试运行。就在加载运行后，立即产生不正常的啮合声。如此间断运行了两个月，小齿轮轮齿断裂。重新换上一个小齿轮，运行时噪声仍然很大，并且再次出现断裂。

    现场分析认为，啮合噪声的存因是啮合间隙过大。因此，对齿轮传动的啮合间隙进行了调整。再次启动运行，果然振动及噪声有所减小，但两个月之后，小齿轮断了两齿。换第四个新的小齿轮，并同样对啮合间隙进行调整。这一次仅运行10天，小齿轮轮齿就断了，且把小齿轮座向外推开了3mm。

    二、故障原因分析

    轮齿的折断有两种，一种是弯曲疲劳折断；另一种是过载折断。引起疲劳折断的主要原因有：传动系统的动载荷过大；齿根圆角半径过小；齿根表面粗糙度值过大；滚切时齿根被拉伤；材料中有缺陷，热处理产生微小裂纹及其他有害残余应力等。

    当齿根处的交变应力超过了材料的疲劳极限时，齿根圆角处产生疲劳裂纹，裂纹又不断扩展，最终导致轮齿的弯曲疲劳折断。而过载折断则通常是由于短时严重过载的冲击载荷作用，使轮齿承受的应力超过其极限应力所致。载荷严重集中、动载荷过大及有较大的硬质异物进入轮齿啮合处，均可引起过载折断。

    轮齿的疲劳折断是在交变应力的长期作用下逐渐产生的。由于小齿轮齿数少，应力循环次数相对较多，产生疲劳折断也是有可能的。但球磨机传动系统的动载荷一般都不是很大，况且在每次更换前，对新齿轮的渐开线参数、齿轮精度、表面质量都进行了测量和检验，检测结果均符合图纸技术要求，单从MQG3660型球磨机几次更换的小齿轮折断时所经历的时间来看，应是疲劳和过载的共同作用。

    然而，在几次折断时，并无意外严重过载情况发生，球磨机工作中也没有太大的冲击载荷作用，传动系统又不会产生过大的动载荷，且每次故障发生时，两轮轮齿啮合处，也没有硬质异物在其间。显然，断齿的主要原因应是轮齿上载荷严重集中。关于这一点，现场人员用红丹粉对两轮轮齿啮合处着色检查后得到了证实。现场检查发现齿面的接触面积虽然达到了90%，但是靠近筒体一端着色明显要重一些，而靠近联轴器的一端则明显要轻，前者仅占齿面的50%。故此，联想到几次断齿都是靠近筒体这一端，正是因为工作载荷集中，导致了小齿轮的多次折断。

    MQG3660型球磨机主传动齿轮是一对直齿圆柱齿轮。直齿圆柱齿轮，其轮齿上载荷分布不均匀的原因主要有：齿轮加工中产生的齿向误差；安装后两齿轮轴间的平行度误差。根据现场检查结果，该机断齿的原因是由于安装调整不当所致。

    三、故障排除

    按照MQG3660型球磨机主传动齿轮装配技术要求作相应调整：按齿轮副中心距的偏差范围调整两齿轮的轴心距，保证两轮间的齿顶间隙和齿侧间隙，齿侧间隙用压铅的方法进行测量；调整两齿轮轴线的平行度，使齿宽方向上着色检查后的接触斑点印痕居中；修磨由于断齿损伤的大齿轮齿面；将齿部飞溅润滑改为喷淋润滑。

    经过几次反复调整，齿面接触斑点达到95%。试运行中几乎听不到噪声，机器的振动极小。至今，已使用了半年多的时间，再未断齿。