聶 軍
（廣西建材科研設(shè)計(jì)院，530022）

    在水泥工業(yè)生產(chǎn)中，存在著許多利用大小齒輪進(jìn)行傳動的設(shè)備，包括邊緣傳動的管磨機(jī)。由于制造、運(yùn)輸及安裝等方面的需要，水泥廠管磨機(jī)的大齒輪經(jīng)常采用分片結(jié)構(gòu)，而分片處則是大齒輪的薄弱之處，齒輪在設(shè)計(jì)、加工、運(yùn)輸、存放、安裝及使用時所產(chǎn)生的各種問題，經(jīng)常在齒輪的把合面處反映出來，其中最常見的就是張口現(xiàn)象，輕者對設(shè)備的傳動效率及使用壽命會產(chǎn)生嚴(yán)重影響，重者會造成設(shè)備損壞的事故。

    大齒輪的張口現(xiàn)象，分為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)前產(chǎn)生及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生兩種形式。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)前產(chǎn)生的張口現(xiàn)象，主要發(fā)生在工藝制造過程、運(yùn)輸過程及安裝過程中，而本文主要就大齒輪在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的張口現(xiàn)象從設(shè)計(jì)及使用角度進(jìn)行分析，并提出具體的解決措施。

1 大齒輪張口的原因
    設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生張口現(xiàn)象多出現(xiàn)在干式磨、 烘干磨中，這些磨機(jī)筒體溫度較高，一般高出齒圈溫度 50 ℃左右或更高。在磨機(jī)開啟后隨著筒體溫度升高，筒體法蘭的熱膨脹通過鉸孔螺栓或止口傳到大齒輪上，從而將結(jié)合面拉開形成張口。這種張口隨筒體溫度的升高而慢慢出現(xiàn)，危害性很大，應(yīng)及時處理，否則時間一長容易變?yōu)橛谰盟苄宰冃味鵁o法處理。

2 處理措施
2.1 設(shè)計(jì)中可采取的措施
    （1）考慮到磨機(jī)的把合面在磨機(jī)溫度升高時會產(chǎn)生一定的張口現(xiàn)象，齒距會變大，在設(shè)計(jì)時有意讓把合面的齒距在冷態(tài)時比正常齒距要小，這樣在筒體溫度升高后，把合面的齒距變大后盡量與正常齒距一致。具體措施為：在兩半齒輪進(jìn)行組合加工時，在把合面中插入一片薄銅片，厚度根據(jù)齒輪規(guī)格及設(shè)備筒體溫度的不同而有所區(qū)別，一般為0.2 mm～0.4 mm。在齒輪安裝時，去掉薄銅片，并擰緊把合面連接螺栓。這種設(shè)計(jì)，在磨機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，在齒輪把合面會產(chǎn)生振動，隨著磨機(jī)筒體溫度的逐漸升高，振動會慢慢減小，并有可能消失。

    （2）當(dāng)齒輪分片時，筒體熱膨脹所產(chǎn)生的張口現(xiàn)象會在齒輪的把合面處反映出來，使把合面處的齒距發(fā)生變化。假設(shè)整個齒輪的齒距變化對每個磨機(jī)來說是個定值，如果齒輪分為兩片，齒距的變化值就由兩個把合面承擔(dān)；如果齒輪分為四片，齒距的變化值就由四個把合面承擔(dān)。因此，在大齒輪設(shè)計(jì)時，可根據(jù)磨機(jī)規(guī)格及筒體溫度的情況，將齒輪分為四片、六片、八片，從而減小每個把合面的齒距變化值，保證磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

    （3）為了保證大齒輪的把合面不發(fā)生張口現(xiàn)象，可以根據(jù)大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓規(guī)格及數(shù)量，確定齒輪把合面的連接螺栓規(guī)格及數(shù)量。計(jì)算公式如下：

 
式中：n1—大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓總數(shù)；
      n2—大齒輪一個把合面的連接螺栓數(shù)；
      d1—大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓直徑，mm；
      d2—大齒輪把合面的連接螺栓直徑，mm。

    （4）減小大齒輪把合面的接觸面積。為了減小大齒輪張口的嚴(yán)重程度，大齒輪把合面可以設(shè)計(jì)為階梯式（具體計(jì)算見公式2），即將大齒輪的法蘭內(nèi)徑處的一段距離預(yù)留一定的膨脹間隙。如果大齒輪把合面為全接觸式，半齒輪變形后把合面接觸部分在大齒輪法蘭內(nèi)緣處；而把合面為階梯式，變形后把合面接點(diǎn)就向齒輪外緣移動處于臺階點(diǎn)，張口就小得多。如圖1所示。

式中：C—采用階梯式設(shè)計(jì)后的把合面張口量；
      C1—采用全接觸設(shè)計(jì)的把合面張口量；
     X1—大齒輪預(yù)留間隙的高度；
     X2—大齒輪的把合面高度。

2.2 磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生張口現(xiàn)象時的解決方法
    （1）首先檢查大齒輪的徑向跳動公差是否符合要求。如不符合，應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)整。有時，由于在設(shè)計(jì)時沒有在大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓中采用鉸孔螺栓，當(dāng)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及停機(jī)時，伴隨著磨機(jī)筒體溫度的變化，大齒輪及筒體法蘭也相應(yīng)地發(fā)生熱脹冷縮，由于大齒輪與筒體法蘭存在著一定的溫度差，大齒輪與筒體法蘭的熱脹冷縮程度是不一樣的，從而使大齒輪及筒體的連接螺栓必然相應(yīng)地發(fā)生移位。考慮到每個螺栓的擰緊力矩不會完全相同，這樣經(jīng)過一段時間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，大齒輪的中心必定與筒體的中心線發(fā)生偏移，導(dǎo)致大齒輪的徑向跳動增加。解決的方法是在每個半齒圈的中間部位上增加一個鉸孔螺栓，即可有效地防止大齒輪的中心線發(fā)生偏移；或者在熱磨停機(jī)后，每間隔一段時間使筒體轉(zhuǎn)動 180°，直至磨體降為常溫為止。這樣不僅可預(yù)防大齒輪移位引起的徑向跳動增加，同時可消除筒體熱變形。

    （2）檢查大齒輪的法蘭內(nèi)徑與筒體法蘭間的間隙是否合適。有些公司在設(shè)計(jì)大齒輪與筒體法蘭的連接時，采用止口定位，這樣筒體法蘭的熱膨脹就會通過止口傳遞到大齒輪上，導(dǎo)致大齒輪發(fā)生張口。或者，當(dāng)大齒輪的法蘭內(nèi)徑與筒體法蘭間的間隙較小，而筒體溫度較高時，也會使大齒輪發(fā)生張口現(xiàn)象。處理此種張口，只要將大齒輪的法蘭內(nèi)徑重新加工以保持與筒體法蘭有合適的間隙，就可以消除張口現(xiàn)象。

    （3）如果大齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時，隨著筒體溫度的升高，慢慢地產(chǎn)生周期性的振動和沖擊聲，可以判斷大齒輪的把合面發(fā)生了張口，此時可以在大齒輪的法蘭內(nèi)徑與筒體外徑之間打上兩塊楔塊，楔塊的安裝位置位于半齒圈的中間部位。在采用這個措施時，需考慮大齒輪的把合面連接螺栓強(qiáng)度是否能夠滿足要求，在打進(jìn)楔塊后要對把合面的縫隙變化情況進(jìn)行測量。同時注意：在打進(jìn)楔塊時要盡量使楔塊沿整個大齒輪法蘭寬度接觸，否則可能引起把合面的縫隙變化不均。

    （4）檢查大齒輪把合面的螺栓數(shù)量及規(guī)格是否能夠防止把合面發(fā)生張口現(xiàn)象，可以利用上文中所列的公式1進(jìn)行校核。如不能滿足條件，可將大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓每隔幾個松開一個。國內(nèi)一些水泥廠采用這種方法對消除大齒輪的張口現(xiàn)象也取得了良好的效果。

    （5）如因?yàn)橹圃臁⑦\(yùn)輸、安裝及長期使用等原因，導(dǎo)致大齒輪的把合面發(fā)生永久性的塑性變形，使得張口問題無法解決，那就得將大齒輪拆下，打磨把合面成一個角度。采用這種措施時，首先應(yīng)測量在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時大齒輪的張口數(shù)據(jù)，計(jì)算出張口的角度，然后再在大齒輪的把合面上打磨出相反的角度，角度的大小不得超過大齒輪的張口角度，這樣當(dāng)大齒輪發(fā)生熱膨脹現(xiàn)象時，就可以通過預(yù)先留出的間隙進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除大齒輪的張口現(xiàn)象。這種處理措施在現(xiàn)場處理起來比較困難，要求工人的技術(shù)水平較高，同時處理周期較長。

3 結(jié)束語
    邊緣傳動大齒輪產(chǎn)生張口現(xiàn)象的原因很多，從設(shè)計(jì)、選材、制造、運(yùn)輸、安裝及使用各個環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生。要消除張口現(xiàn)象，有時需要同時采取幾種措施才能達(dá)到目的。