球磨机开式传动齿轮润滑系统改造探究

张发贵，张开林，王庆龙

（云南华联锌铟股份有限公司设备能源部，云南文山 663701）

0 引言

球磨机是物料被初碎之后，再进行细磨粉碎的关键设备，当前广泛应用于各类矿山、化工、建筑及冶金企业。云南华联锌铟股份有限公司（以下简称公司）有3个内部选矿车间和3个外委选矿车间，具备年360万t原矿采选能力，选矿车间总共有大小球磨机20多台/套。其中，铜街选矿车间共有5台/套球磨机，一段磨为椎2100 mm×3000 mm格子型球磨机。球磨机的传动系统全部采用齿轮边缘传动，齿轮直径大、经久耐用。传动齿轮副的造价约占整个球磨机造价的10豫～15豫，润滑是保证正常使用的前提，所以，良好的润滑对于延长传动齿轮副使用寿命、提高球磨机运转率、降低维修费用，均具有重要意义。

1 问题的提出

公司各选矿车间球磨机的开式传动齿轮，在2016年4月以前全部采用人工加注润滑脂，所用润滑脂为二硫化钼锂基脂。人工加注的缺点有：淤润滑脂选用不当，人工间歇式加注，不能保证开式齿轮齿面的润滑效果；于加注间隔时间得不到保障，不能保证润滑脂均匀的散布，设备磨损快，使用寿命缩短，生产成本提高；盂润滑脂飞溅严重，造成油脂浪费，影响环境卫生及设备卫生达标，还不易形成润滑油膜，导致干摩擦；榆加注时设备在旋转，对润滑管理人员存在极大的安全隐患；虞大小齿轮更换周期短，大齿轮每年进行翻面，2 a进行更换，小齿轮每3～4个月进行一次更换，维修成本高、生产影响大。

针对以上不足，提出了对球磨机开式传动齿轮润滑系统进行改造的措施。

2 解决方案

为了保证球磨机开式齿轮的良好润滑，降低球磨机使用成本、延长球磨机运转周期，公司通过调研、考察和综合分析，于2016年4月对铜街选矿车间椎2100 mm×3000 mm格子型球磨机进行开式齿轮润滑系统的试点改造。主要是在球磨机上安装1套南京贝奇尔机械有限公司的OGS111—411D32Y1型开式齿轮全自动喷油润滑系统装置。通过试点改造，也为公司其他选矿车间同类设备的润滑寻找可行的方案。

2.1 OGS111—411D32Y1型全自动喷油润滑系统简介

OGS111—411D32Y1型全自动喷油润滑系统已经广泛用于选矿设备大型开式齿轮副的润滑冷却，可有效延长大型、重载开式齿轮副的使用寿命，减少因设备故障停机导致的损失，降低维修费用。该系统对齿轮可润滑宽度为（50～1060）mm，周期性稳定的喷油为齿轮提供了持久可靠的油膜，程控器可以根据实际需要设置多种滑润周期，能对故障进行监控，“后吹”功能有效防止了喷嘴堵塞。系统还配有加热器，可以对滑润剂进行加热。

试点选用的是单线开式齿轮润滑系统，主要由空压站、气动桶泵系统、程控器和喷枪等组成：空压站提供动力源，气动桶泵负责油脂的输送和扬送，程控器用于检测供气、供脂系统的控制和系统，喷枪用于喷射油脂（图1）。

2.2 系统工作原理

润滑系统由供脂和供油2部分组成。系统工作时，压缩空气分成2路：一路为油泵提供动力，另一路直接到达喷嘴板，喷嘴板根据被润滑齿轮面的宽度安装多个喷头。由程控器的计时器进行时间设定，到达设定时间时，泵和喷嘴进气阀电磁阀打开，气动泵利用经气动三联元件处理后压缩空气进行工作，润滑油由泵的出油口输出，流经过滤器后到达单线分配器，并推动分配器内活塞移动，活塞移动过程中将润滑油压至喷嘴处。此时，润滑油将与到达此处的另一路气源汇合，气源将喷嘴处润滑油打碎成雾状并均匀地附在齿轮表面形成油膜，使齿轮润滑状态良好。在管路发生堵塞、油桶低液位或气压过低时，程控器将发出报警信号。润滑工作结束后，程控器将控制油泵和空压机停止工作，进入润滑间隔期，节约能源。润滑间隔期完成后，系统将自动开始进行下一次润滑过程，依次循环（图2）。

图1 单线开式齿轮润滑系统结构

2.3 技术参数（表1）

2.4 系统检测

在系统运行过程中，可通过观察安装于分配器上运动指示杆在一个工作循环过程中的动作情况加以判断是否正常。正常情况下，一个工作循环过程中指示杆将各伸缩一次，如果发现在工作循环过程中指示杆不动，说明该指示杆对应的出油口异常，必须及时进行检查，看润滑点部位是否堵塞、指示杆是否失效，直至把故障排除。也可以通过在分配器上安装循环开关检测循环次数及所处状态，并通过供气系统的进口上安装的压力表检测进气压力进行系统检测。

图2 单线开式齿轮润滑系统工作原理

表1 OGS111—411D32Y1型喷油润滑系统技术参数

2.5 开式传动齿轮对润滑油的要求及选用

开式传动齿轮润滑要求润滑油能满足暴露条件下运转润滑的要求，并能保证开式齿轮正常运行和延长使用寿命。开式传动齿轮多处在低速、重载和连续运转的工作状态，因此，对用于开式传动齿轮润滑的润滑油需满足以下要求：淤有足够的黏度以获得良好的油膜形成能力，最小油膜厚度越大、油膜比厚值随之上升，齿轮的润滑状态也就越好；于良好的粘附性以保持其在齿轮摩擦表面不易甩脱；盂良好的减摩、抗磨、抗点蚀、抗极压性以保护齿面不发生磨蚀；榆良好的物理、化学稳定性（寿命长、损耗小、不易变质）；虞良好的防锈性、抗水性和抗污染能力；愚良好的安全性能，对环境及操作人员没有危害，便于操作使用及维护。

对公司球磨机开式传动齿轮的工况特点和载荷情况进行分析，润滑油可以选用BIJUR DELION开式齿轮专用润滑油和680#工业闭式齿轮油。两类油品比较见表2。

表2 BIJUR DELION开式齿轮专用润滑油与680#工业闭式齿轮油比较

通过对比分析，选用南京贝奇尔机械有限公司的BIJUR DELION开式齿轮专用润滑油作为球磨机开式传动齿轮润滑油，该种润滑油可以满足开式齿轮对极压性、粘附性、抗水性、消耗量等的要求。

2.6 球磨机安装喷枪喷板位置的确定

喷枪喷板的位置及角度对喷油效果至关重要，要保证喷嘴喷出的润滑油能全部或大部分喷在轮齿的啮合面上（图3）。因齿轮罩下部有人工加油和观察孔，所以将喷板安装在齿轮罩的上部。

3 润滑系统改造后使用效果

经过两年多的试用，采用自动喷油润滑系统对椎2100 mm×3000 mm格子型球磨机开式传动齿轮实施润滑，通过定时、定点、定量间歇性喷油，齿轮副两摩擦面之间形成良好的油膜，完全满足了大小齿轮的润滑要求。通过试点改造，取得一系列的良好效果。

（1）延长了维修周期。改造前，大齿轮一年进行翻面使用，2年进行更换，小齿轮3～4个月进行更换。改造之后，大齿轮预计两年多翻面使用，4～5年进行更换，小齿轮预计1～2年进行更换，提高了设备效能及产能。球磨机运转率由改造前的86豫提高至98豫。

（2）保障了齿面油膜的均匀性和连续性，还能及时清除废油、矿物颗粒、铁屑等杂物，保证了设备周围的环境卫生，使设备使用寿命延长了50豫以上。

（3）降低消耗，减少成本。改造前，每周加注二硫化钼锂基脂 3 次，每次加注（3～4）kg，平均每天消耗 1.7 kg，改造后，110 d加注了BIJUR DELION开式齿轮专用润滑油90 kg，平均每天消耗量在0.8 kg，润滑油的用量比改造前节油50豫以上。更换1套小齿轮费用约8000人民币元，更换1套大齿轮费用约25 000人民币元，每年在试点改造的球磨机上节省大、小齿轮的更换费用约45 000人民币元。公司有20多台/套球磨机，如果全部实施改造，每年可节省更换大、小齿轮的费用90多万元人民币。如果再加上停机维修对生产造成的影响，自动喷油润滑改造项目对节约成本、经济效益提高明显。

（4）可以有效改善作业环境，避免油污对现场和设备造成的环境影响。

图3 齿轮副自动润滑喷嘴示意

4 结论

通过对椎2100 mm×3000 mm的格子型球磨机开式传动齿轮润滑系统的试点改造，改善了齿轮润滑条件，降低了润滑油料和大、小齿轮备件消耗，提高设备运转率，对减少成本、改善工作环境和设备卫生条件具有明显成效。该项技术通过可编程控制器控制，实现开式齿轮传动润滑系统自动化控制过程。通过对系统润滑情况的监测和预警，并运用网络对系统信息其进行传输，为球磨机开式齿轮传动润滑系统实现信息化管理找到了一个切入口。该润滑系统安全可靠、适用，具有广泛的应用前景。