蒙秀松

摘 要：对于开式齿轮流体脂是否失效是否进行更换不能及时监控的问题，本文提出一种水泥回转窑开式齿轮磨损在线检测系统，可以对水泥回转窑开式齿轮润滑情况检测，实现采样、样品处理、在线检测，能够直观、及时地了解润滑状态。

关键词：开式齿轮;磨损;在线检测

引言

在水泥生产设备中，存在较多的开式齿轮，例如水泥回转窑开式齿轮，这里开式齿轮一般采用流体润滑脂润滑;开式齿轮传动中易落入灰尘、屑等外部介质而造成润滑油污染，齿轮易于产生磨料磨损。在现有水泥生产领域所使用的开式齿轮均面临较复杂工况，对开式齿轮润滑，一般是采用定期更换流体脂，间隔时间也是按照生产经验获得，但对于开式齿轮的润滑情况，特别是流体脂是否失效是否进行更换并不能及时监控，在外部污染较严重时，一般设备发生较大异响等情况时，维护人员才发现润滑失效，需要更换润滑;但往往这时候开式齿轮已经受到破坏或者严重损毁，更严重时需要设备停机更换开式齿轮;这样造成设备使用寿命降低、维护成本增加及影响生产正常运行。

1齿轮磨损的基本形式

在水泥行业中的烧成和生料、熟料、煤的破碎等工艺设备中，大型开式齿轮常被选作设备的主要驱动单元。其传动齿轮长期处于低速、重载、大冲击力的工况中，齿轮表面往往会出现不同形式的损伤，继而导致齿面金属材料的遗失，改变齿轮的几何尺寸，严重影响齿轮副的使用寿命，降低生产的连续性。磨损是指由于机械、化学或其它因素导致材料的慢速损失，齿轮表面发生改变。并非所有的磨损都定义为损伤，对于大型开式齿轮，齿轮运行初期发生的正常磨损有利于改善设备运行状态和润滑条件。

1.1正常磨损

这种磨损发生在齿轮运转的早期阶段，粗糙的开式齿轮表面的机加工痕迹逐渐消失，齿面呈光亮状态，常称为跑合磨损。磨光和中等磨损都属于正常磨损类型。正常磨损的形貌特征：磨光是一种缓慢的磨合，两接触齿面的凹凸不平逐渐被磨去，机加工痕迹逐渐消失，齿面粗糙度大为降低，因此产生光滑的齿面，磨光对改善齿轮的运转状态有积极的促进作用。中等磨损齿面的特征是两齿面都有金属移失，在节曲面附近出现一条连续的条带，在寿命以内的正常磨损并不影响齿轮的使用。

用于转窑类设备驱动的齿轮精度在8～9级 （AGMG 2000），用于管磨类设备的齿轮精度在9～10级 （AGMG 2000）。因此，大型开式齿轮副在运转初期，接触面积小，存在局部过载，高点的局部接触应力往往超过材料的接触疲劳强度，疲劳裂纹就会陆续出现。若此类疲劳裂纹不能快速消除，疲劳裂纹会持续发展成点蚀损伤。

1.2磨料磨损

磨料磨损是指由于混在润滑剂中的坚硬颗粒（如砂粒、锈蚀物、金属杂质等），在齿面啮合时的相对运动中，使齿面材料发生遗失或错位。齿面上嵌入坚硬的颗粒，也会造成磨料磨损。磨料磨损的形貌特征：齿面出现不同尺寸的分散凹坑，其边缘比较圆滑。

1.3过度磨损

过度磨损是指由于长期使用性能欠缺的润滑剂，抗磨损性能差，摩擦系数过高，大的滑动摩擦力使轮齿表面快速磨损，从而使齿轮副达不到设计寿命。过度磨损的形貌特征：齿轮表面明显粗糙，严重时齿廓失去渐开线形状，通常過度磨损的齿轮伴随着胶合、擦伤等损伤，但由于磨损较快，不易出现裂纹和点蚀。

2系统结构与工作原理

2.1系统构成

水泥回转窑开式齿轮磨损在线检测系统结构包括：箱体，以及安装在箱体上的取样组件、稀释组件、过滤组件、拍照组件和控制单元。

箱体，安装在开式齿轮一侧地面上;取样组件，安装在箱体上端，包括取样刮板、滑动块、光杆、丝杆、导向架和驱动电机;稀释组件，包括升降架、稀释箱、稀释液箱和振动器，过滤组件，包括滤板、滤板夹、用于叠放滤板的滤板放置架和电动推杆;拍照组件，相邻滤板夹设置;拍照组件包括相机、LED灯、水平皮带机，水平皮带机另一端位于相机镜头正下方，LED灯设置在相机镜头四周的箱体内壁;控制单元，控制单元电连接取样组件、稀释组件、过滤组件和拍照组件;控制单元通过网络连接监控室上位机。

2.2系统工作原理

控制单元控制驱动电机转动使得取样刮板移动到开式齿轮上并与齿轮接触完成取样，再将取样刮板移到稀释箱中，并通过升降架带动稀释箱上移将取样刮板收纳并由水泵泵入稀释液进行取样稀释;稀释完成后，升降架带动稀释箱下移并压紧位于滤板夹上的滤板，控制单元控制稀释箱的端口阀门打开完成过滤;控制单元控制电动推杆推动新的滤板移动到滤板夹上，并使得过滤完成的滤板移送到水平皮带机上，水平皮带机带动滤板移动到相机下方并完成高清拍照，控制单元将拍照数据发送到监控室上位机中，监控室上位机分析拍照数据并得到分析结果。分析过程中采用设置对照组对比，先获取刚更好润滑脂时候开式齿轮的采样，即按照上述流程操作，将得到的拍照数据作为对照数据;在后续自动化检测时，样品的拍照数据与对照数据进行对比，具体是对图片数据处理依次经过图片灰度处理、计算所有像素平均值、通过感知哈希算法获取两者之间差值，根据该差值判定齿轮磨损情况。

先进性在于提供了自动化采样检测的检测箱或检测系统，通过取样组件、稀释组件、过滤组件、拍照组件和控制单元等依次实现对开式齿轮中润滑脂的取样、稀释、过滤、拍照和检测分析，可以直接在线得到分析结果;相比现有技术，检测过程自动化，检测数据实时化，检测做到全天候。

3结束语

本系统通过对开放式齿轮依次取样、稀释、吸附、分析步骤后得到润滑油脂状态的分析结构，其取样结构更加能够反映齿轮实际遇到的润滑情况，能够准确反映开放式齿轮真实运行情况，便于维护人员及时了解开放式齿轮的润滑情况，从而了解设备整体运行状况，对设备维护监控提供了强有力的支持。

参考文献：

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