1、球磨机齿轮振动原理
所谓振动，广义的讲是指一个物理量在它的平均值附近不停地经过极大值和极小值而往复变化，产生振动的原因主要是由于外界对系统的激励和作用。 齿轮副振动产生的根本原因是由于齿轮的磨损、安装、制造误差以及其他部件的故障等使齿轮的正确啮合条件遭到破坏，从而产生冲击，引起振动。
齿轮可看成是以轮齿为弹簧、以齿轮本体为质量的振动系统，由于齿轮刚度周期性变化、齿轮装配误差或扭矩变化等原因引起的激振力的作用，齿轮将会产生圆周方向的扭转振动。又由于轴、轴承、轴承座的变形或齿向误差等因素的作用，圆周方向的扭转振动激发径向和轴向振动，从而形成轴承座的扭曲振动。这些振动通过轴承和轴承座传播到齿轮箱壳体产生振动并激发噪声，与球磨机齿轮故障诊断有关的振动主要包括啮合振动、因齿轮局部异常引起的冲击振动和调制振动。
2、球磨机大小齿轮振动原因分析
2.1 引起球磨机振动的原因主要有如下几种：
(1)制造方面
球磨机传动齿轮齿廓为渐开线齿形，标准安装，制造产生的主要缺陷有：偏心、齿距误差和齿形误差等。
(2)安装方面
啮合齿轮的重合度、顶隙和侧隙、模数等对齿轮的工作性能有重要影响，而在安装过程中，电动机主轴和小齿轮的轴线之间的同轴度误差，小齿轮轴线和大齿轮轴线之间的平行度误差超出误差范围，齿侧间隙和齿顶间隙在全齿宽上不相等，重合度变小等，都对轮齿的正确啮合产生影响，在运行中产生冲击和振动。
(3)润滑方面
润滑不充分，在齿轮副啮合面之间不能形成油膜，齿轮的润滑条件差，齿面局部啮合点会出现干摩擦或边界摩擦。齿罩的密封性差，在润滑脂内常夹杂有矿浆、粉末颗粒，会形成磨粒磨损，致使齿轮润滑条件更加恶劣，加剧了齿轮的磨损，缩短了齿轮的运行寿命。
2.2球磨机振动案例分析
QMY3690溢流型球磨机 （简称磨机） 是红磷分公司于2008年投用的大型设备，共3台，主要用于将磷矿石加工成较细的矿浆。其中有一个磨机从安装投用后，大小齿轮就存在无规则的轻微振动，经过一个多月的运行，到2008年5月小齿轮损坏，2008年9月更换小齿轮后继续使用，轻微振动现象仍存在。到2012年5月，磨机振动突然加大，小齿轮轴及轴承损坏，当月修复使用，2012年7月小齿轮再次损坏。以下介绍故障原因与处理情况。
(1)球磨机大小齿轮啮合故障原因分析
经过对上述故障进行分析、检查，发现磨机大齿轮的径向跳动量、齿顶间隙和齿侧间隙均超出磨机安装允许的标准范围（见表1）
根据表1的检测数据分析，磨机大小齿轮运行存在以下两方面的问题。
(1)大齿轮接头处跳动量大，大齿轮齿面载荷分布不均匀。通过对大齿轮齿面涂抹红丹粉，发现大齿轮有四分之一的齿面接触斑点较少，而且全部集中在同一半大齿轮上。可以看出，当大齿运行到此处时，大小齿轮的啮合不好，这时小齿轮接触较少的部位所受的载荷较大，不能长周期运行。通过进一步的检查，发现大齿轮出现这一现象的原因是大齿轮毛坯件的内部应力未能完全释放，当加工成齿轮安装在磨机上使用后，大齿轮的内部应力继续释放，未释放完内部应力的那一半大齿轮出现变形，使齿轮接头处跳动突然增大。当小齿轮与这部分大齿轮啮合时，造成齿面载荷分布不均匀和压应力集中，长期运行后小齿轮出现疲劳损坏。
(2)小齿轮基准轴线与大齿轮基准轴线不平行。通过对大小齿轮的啮合采用压铅法检测，发现磨机的小齿轮基准轴线与大齿轮基准轴线不平行。由于小齿轮未能固定牢固，在磨机投用后，小齿轮受到重负荷大齿轮的挤压，轴承座产生位移，导致小齿轮基准轴线与大齿轮基准轴线出现偏移。磨机小齿轮轴承座向外移动后，磨机大小齿轮在啮合过程中，齿轮的齿顶受力过大，也是导致磨机小齿轮损坏的另一个原因。
3.球磨机大小齿轮振动的预防与处理
3.1开式齿轮传动的安装、转向要求
球磨机的小齿轮的布置角ψ常为20°左右，相当于齿轮压力角，这时小齿轮的正压力的方向垂直向上，使传动轴承受垂直向下的压力，对小齿轮轴承的联接螺栓和地脚螺栓的工作有利，运转平稳。由于正压力垂直向上，减小了磨机传动端主轴承（轴瓦）的受力，使该主轴承乌金瓦的磨损减小。同时减小磨机横向占地面积，可使传动轴承与磨机主轴承的基础在同一平面上，便于更换小齿轮。若球磨机转向与图示方向相反，会造成地脚联接螺栓松脱和折断。
3.2磨机大小齿轮啮合的调整
(1)大小齿轮接触面斑点的处理。为消除此磨机有四分之一的大齿轮齿面接触不好这一隐患，采用手工磨削的方法对接触斑点少的大齿轮齿面进行加工，将有明显的凸起和飞边部位削平、修复。处理后大小齿轮接触面斑点由修理前的48%增至82%左右，磨机的大小齿轮啮合得到改善。
(2)重新调整轴线平行度。根据磨机齿顶间隙数据计算可知，要调整两轴线的平行度，可采取两种方法.一是调整大齿轮基准轴线，由于磨机轴线与大齿轮轴线重合，需主要调整磨机的前轴瓦座，但是移动较大，位移达到23.06 mm，调整
较费时，且调整后的磨机前后轴瓦要重新进行刮瓦处理，这一方法不可取；二是调整小齿轮基准轴线，主要调整小齿轮轴承座，通过压铅法获取磨机大小齿轮齿顶间隙来确定两轴线平行度是否在允许范围内，但是需要调整部位较多，除了要调整小齿轮轴承座外，还要调整磨机主电机和慢速盘车装置，确保与小齿轮轴同心，本次调整采用此法。以案例分析调整其结果如下：
调整小齿轮基准轴线与大齿轮基准轴线的平行度达到要求后，为防止磨机带负荷工作后，小齿轮轴承座地脚螺栓承受不了大齿轮对小齿轮的径向推力，导致两轴线的平行度再次达不到要求，在两个小齿轮轴承座的四周用钢板焊接，达到固定轴承的目的。
4、结束语
在球磨机长期运行后需要定期检查小齿轮底座螺栓及定位装置。同时小齿轮轴承由于主要承受较大的周期冲击力，在轴承发生磨损游隙失效后，由于小齿轮径向、轴向偏差加大，对于小齿轮已存在明显磨损和凸缘的状况，将会带来小齿轮的异常振动。球磨机大小齿轮啮合的调整对重负荷运行的球磨机很关键。大小齿轮啮合间隙过大，会产生噪声并影响传动精度，出现振动现象；间隙过小，会使啮合太紧，影响传动。红磷分公司的球磨机经过此次调整，运行稳定，各项安装参数已达到了要求。
通过现场数据的采集, 对球磨机传动系统大小齿轮的运行状态进行时域与频域分析，得出球磨机大齿轮运行状态是否异常,判断是否存在轻微的点蚀故障、球磨机大齿轮运行状态,有未发现故障信息, 并经现场检修查看球磨机大齿轮，诊断球磨机大齿轮处正常状态。通过理论与实践相结合的方式，确保球磨机运转正常，解决大小齿轮在球磨机运转过程中产生的振动问题，定期对球磨机进行检修，润滑可延长球磨机的运转寿命。
参考文献
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