吕晓序 佟城城 高成凤

摘要：齿轮作为某些化工机械的传动机制，发挥着非常重要的作用，直接影响着化工机械的正常运行。所以当化工机械齿轮发生故障时，需要对其进行及时的维护。当前我国对齿轮的维护方式比较多，但是还不够全面，有些维护方法比较局限，不具有广泛性。于是文章将研究化工机械齿轮故障的维护方法，提出了两种维护方式，分别为激光熔覆技术的维护和热胀法的维护，这两种维护方法各具特色，应用范围较为广泛，且其具有特殊性。然后再以球磨机作为研究对象，分析其齿轮出现的问题，再针对问题提出相应的维护方法，经过对球磨机齿轮故障的维护，维护效果比较明显，使其又能继续投入使用。

关键词：化工机械;齿轮;故障;维护

中图分类号：TQ050.7 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）12-0077-04

在化工机械实际的生产加工中，齿轮出现故障就直接影响到化工机械的传动，就会造成化工机械的生产效率，从而减少了企业的效益。化工机械齿轮发生故障的主要形式有：齿轮折断、变形、齿面点蚀、磨损、胶合等，这些问题的出现都会给化工机械造成一定程度的影响，需要及时的采取维护方法。传统的维护方式包含着：镶齿、变位齿轮、堆焊、更换齿轮等，这些方式对一般的化工机械齿轮能够起到一定的作用，但是对于不同的化工机械齿轮出现的不同问题，需要有针对性的选择合适的方式进行维护[1]。本文将研究化工机械齿轮发生故障后的维护方法，所以本文主要提出了两种新的维护方法，然后再以某化工球磨机为研究对象，分析其齿轮出现的问题，然后才去合适的方式对其进行解决。本文的研究的目的在于分析更多的新方法用于化工机械齿轮故障的维护中，能够达到很好的故障维护效果。

1 化工机械齿轮故障维护应用激光熔覆技术分析

激光熔覆技术就是在某物体表面加入熔覆材料，然后再用激光束将其与物体表面融为一体，物体的表面就被熔覆材料所覆盖，可以增加物体的表面耐腐蚀、耐磨、抗氧化等作用[2]。

因为激光熔覆技术的有点比较突出，所以在工业领域中应用较为广泛。它的应用目的主要在于3个方面，分别为快速成型、表面改性、表面修复。激光熔覆技术虽然应用较为广泛，但是在对于齿轮的维护应用上却比较少，因为激光器的功率比较小，对齿轮的维护效果不怎么样。但是随着科学技术的快速发展，如今大功率的激光器越发的普及，这样让齿轮维护上提供了一种新的方式。

化工机械有很多采用的是开式齿轮传动方式，这种方式相对而言制造比较简单，而且齿轮出现问题时能够方便更换。但是化工机械一般情况下所工作的环境比较恶劣，会受到很大的荷载作用，而且还容易被腐蚀侵害、润滑不良，化工机械在长期的工作之下，齿轮就会发生严重磨损情况[3]，如图l所示。

传统的对化工机械齿轮的维护方式可以起到一定程度的作用，但是随着社会的发展，维护的要求变高，传统的方式就会慢慢被新的方式所取代。激光熔覆技术有着很好的优势，关注度比较高，它所设计到的学科领域也很多。激光熔覆的主要优势如下所示[4-5]。

1）激光作用于物体表面时，热影响区域很小，而且对物体的变形影响很小，也不会破坏物体的力学性能。

2）激光熔覆技术的应用很广泛，很多材料都可以进行熔覆，几乎没有限制。

3）通过激光将熔覆材料与物体结合是冶金结合，所以强结合强度很大。

4）激光熔覆技术的操作比较容易收到控制，实现自动化比较容易。

5）覆盖在物体表面的熔覆层结构很密实、也很稳定，能够对物体表面起到一定的加强作用。

2 化工机械齿轮故障维护应用热胀法分析

金属或者合金本身会有一定的形变性能，热胀法就是利用金属的这种形变性能，通过在金属表面施加一定的力量使金属改变集合形状而金属自身不会受到损坏的一种方式。通过热胀法维护零件的一般情况下时压力加工的方式，其工作的对象是零部件而不是毛坯。这种方法的原理就是就是将零部件没有工作的地方的部分金属放到已经被磨损的部位，然后将磨损的部位进行恢复，即零部件恢复名义尺寸。所以通过使用这种方式就会改变零部件的外形，也会改变化工机械的结构和性能。将热胀法运用到化工设备齿轮的故障维护中，我国已经有人在尝试，但是目前还没有出现完成的工艺维护方式。

本文以其他相关的工艺作为参考，提出了一种维护化工机械渗碳齿轮的方式。化工机械齿轮很多情况下是因为长期的磨损而导致齿轮表面出现磨损而失效，这时只是齿轮的表面被磨损掉一些材料，而化工机械的其他部位存在充足的材料可以供于磨損部位的填充。然后再设计合适的模具，对齿轮进行限制作用，以保证径向自由度。比如以含有轮毂的化工机械为研究对象，使用加热处理的方式让齿轮和轮毂变形，此时齿轮的外形就会变大，然后再通过进一步的加工及热处理，就可以制造出性能相同的齿轮。图2即为热胀法对化工机械齿轮故障维护的示意图。

某些化工机械中含有侧减速器，其中的被动齿轮很多情况下所采用材料为20Cr2Ni4A，硬度可以超过HRC57，但是在实际的运行过程中，一段时间后齿面会出现严重的磨损情况，如图3所示。

出现这种现象时，必然需要给出合理的方式对其进行解决，有一种方式就是使用堆焊修复，这种方式就是在被磨损的齿轮表面焊接一层硬度非常高的材料已达到齿轮维护的作用。但是由于渗碳齿轮的含碳量非常高，会对堆焊工艺造成很大的影响，不利于施工和不能达到满意的效果。为了达到满意的效果需要消费高额的成本和复杂的工艺，而且施工会非常的困难，甚至无法完成，所以用这种方式对化工机械齿轮故障的维护是无法实施的。但是使用热胀法能够解决掉这些问题。不会因为零部件的材料而有所限制，操作较为简单，而且还能够节约成本，还有助于环保节能，能够将材料循环利用。最重要的是热胀法能够很快、很明显的将受损的齿轮进行恢复尺寸，且加工余量小，这种方式特别适合盘状齿轮的维护。

3 球磨机齿轮故障的维护分析

3.1球磨机大小齿轮啮合故障原因

以某在役球磨机为研究对象，该研磨机至今已使用了大约三年的时间，期间小齿轮因为损坏已经更换，但是也存在轻微的振动，后来，小齿轮和轴承被损坏，进行了及时的修理，再投入使用，现在小齿轮又在此的被损坏了。

通过对球磨机的故障进行检测，最后的检测结果如表1所示，从表1中可以分析得出球磨机的大齿轮径向跳动量、齿顶和齿测间隙不符合规范，全部都超过了球磨机的安装允许范围。

通过的检测结果可以分析出球磨机大小齿轮主要存在以下两种问题：

1）大齿轮的接头跳动量比较大，大约高出标准值的50%，究其原因是大齿轮的齿面上所受到的荷载分布不均匀所造成的。检验的方式就是在大齿轮的齿面上涂抹上红丹粉，然后再让其运行，发现大齿轮大约有25%的齿面接触斑点比较少，并且，主要集中在一半的齿轮上，出现这种现象的原因就是大小齿轮的啮合程度不好，就会造成小齿轮较少的部分反而承受更大的荷载，在运行过程中过不了对久就会被损坏。然后再进一步的检测，出现大齿轮的这种问题主要原因就是大齿轮的毛坯件其内部存在的应力还没有消失，将其运用到球磨机上时这种应力就会继续的释放，从而导致大齿轮应力没有释放完的那部分出现变形的现象，齿轮的形状发生了变化，齿轮的接头处就会发生比较大的跳动现象。当小齿轮与受到变形的大齿轮啮合时，齿面就会存在荷载不均匀，并且压应力集中现象，小齿轮长时间的运行必然会受到疲劳，当达到一定时间后，小齿轮就会被损坏，这样就会减少小齿轮的使用寿命。

2）大齿轮和小齿轮的基准轴线不在一水平面上。检测的方式是压铅法，该方法可以直接有效的反映出大齿轮和小齿轮的基准轴线不在同一水平上。然后再对球磨机进行检测，发现小齿轮的安装不够牢固，大齿轮负有很大的荷载会对小齿轮产生挤压。小齿轮的承轴座就会随着时间的流逝而发生位移，从而造成小齿轮与大齿轮的基准轴线发生移动。两者的基准轴线不平行，其在啮合的过程中，齿顶就会承受过大的力量，这种原因也会致使小齿轮发生损坏。

3.2大小齿轮啮合的修护方式

1）针对大小齿轮的接触面出现斑点的的修护方式。采用的方式为手动磨削，该方式操作比较简单，就是对斑点较少的大齿轮齿面凸起来的地方将其磨削，大齿轮的飞边地方也要进行削平。此方法对大小齿轮啮合程度有所提高，没修护前，接触面斑点是50%，修护之后可以达到80%，其啮合改善还是比较明显的。

2）针对大小齿轮的轴线不在一个水平面上的处理方式。首先是需要计算出齿顶间隙的数据，然后再根据相关数据对大小齿轮轴向进行调整，调整的方式有两种，如图4所示。第一种方式就是对大齿轮的轴线进行调整，不改变小齿轮的轴线。这种方式的调整，因为大齿轮与球磨机的轴线是重合的，就要对球磨机的前轴瓦座进行移动，移动的距离为2.317cm，由于这个移动的距离比较大，就会很大程度的增加调整的时间，而且好需要重新采取刮瓦处理。此方法过于麻烦，不利于操作，且耗时长，所以不适于此轴线平行度的调整。第二种方式就是对小齿轮的轴线进行调整，不改变大齿轮的轴线。该方式就是对小齿轮的轴承进行调整，然后通过压铅法测定齿顶间隙，看大小齿轮的轴线是否在一水平，该平行度也不需要完全的平行，只需要达到一定的允许范围。该方式能够很好的调整两个轴线的平行度，但是也存在缺点，就是要对小齿轮轴承座、慢速盘车装置、球磨机主电机都要进行调整，调整的地方就比较多，但是相比于第一种方式，该方式更加的有效，简单，所以该球磨机的大小齿轮啮合调整采取第二种方式。

表2为调整好周基准线后的齿轮啮合情况，从表中可以看出，调整后的大小齿轮啮合情况能够达到标准要求。从表2中可以看出齿顶间隙测量的平均值超过了参考标准的值，但是超出的程度不大，对大小齿轮的啮合产生的影响可以忽略不计。

通过上述对大小齿轮啮合的维护之后，为了防止小齿轮的轴承受到较大的荷载作用，以免造成大小齿轮的轴线又不在一水平上，采取了用钢板通过焊接的方式安装在小齿轮的轴承座上，为了让轴承更加的固定，从而能够抵抗大齿轮对小齿轮的径向推力。

从上述对球磨机齿轮的维护可知，除了大齿轮跳动超出允许范围没有进行维护之外，其他的问题都已经解决，为什么只对该问题没有解决呢？其中最主要的原因在于齿轮已经变形了，该问题比较严重，一些简单的人工操作没法对这个问题进行维护。通过对球磨机齿轮的维护，球磨机又能再次的被运用于加工生产中，且维护过后的球磨机运行比较平稳，之前会存在振动现象，维护后的球磨机现在基本上没有了，能够达到正常运行的目的。

4 结语

本文通过将激光熔覆技术和热胀法运用于化工机械齿轮故障的维护中能够发挥比较好的效果，并且其各具优势，能够广泛的应用與不同的齿轮中。通过对球磨机进行案例分析，提出齿轮的问题，然后在针对问题找出合理的解决方法，最后的维护结果能够让球磨机再次的投入使用。将来，科学技术将会越发的发达，解决化工机械齿轮故障的维护方式将会更加的丰富多样，并且修复效果将会更加的优异，文章只是对化工机械齿轮提出了两种维护方法，还是不够全面。

参考文献

[l]胡秀金.关于齿轮的失效及修理方法的探讨[J].科技信息（科学教研），2008（15）：422-423.

[2]K.F.Tam， F.T.Cheng， H.C.Man.Laser surfacing of brass withNi-Cr-Al-Mo-Fe using various laser processing parame-ters[J].Materials Science&Engineering A，2002， 325：1-2.

[3]王翠云，潘文峰，王建民，等.开式齿轮传动严重磨损问题的分析与改造[J].机械传动，2003（02）：53-55.

[4]张坚，吴文妮，赵龙志.激光熔覆研究现状及发展趋势[J].热加工工艺，2013，42（6）：131-134+139.

[5]孙会来，赵方方，林树忠，等.激光熔覆研究现状与发展趋势[J].激光杂志，2008，29（1）：4-6.