磨機(jī)振動(dòng)問題淺析——磨機(jī)襯板廠家

礦用磨機(jī) (以下簡稱“磨機(jī)”)是選礦廠的核心設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各金屬礦山。其工作的可靠性、穩(wěn)定性直接決定了礦山企業(yè)的效益。在實(shí)際生產(chǎn)中，引起磨機(jī)振動(dòng)的原因有傳動(dòng)系統(tǒng)的故障，一般包括軸線同心度超差、軸承損壞和齒輪損壞等；基礎(chǔ)問題引起的故障一般包括剛度不足、開裂和不均勻沉降等；其他問題引起的故障包括地腳螺栓松動(dòng)、設(shè)備結(jié)構(gòu)自身等。磨機(jī)振動(dòng)后如果不及時(shí)處理，輕則引起相關(guān)零部件磨損加劇，重則導(dǎo)致設(shè)備損壞，企業(yè)停產(chǎn)。因此及時(shí)查出振動(dòng)的原因并消除振動(dòng)，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 引起振動(dòng)的原因分析

1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)引起的振動(dòng)

在傳動(dòng)系統(tǒng)引起的故障中，因軸線同心度差引起的振動(dòng)和安裝維護(hù)有較大關(guān)系，主要表現(xiàn)為 2 個(gè)相連不同心的零件振動(dòng)最大，然后向兩側(cè)逐漸衰減，需重新調(diào)整相關(guān)零部件的同心度使誤差縮小到規(guī)定范圍內(nèi)。如果是軸承或齒輪等零部件的損壞，初期一般表現(xiàn)為周期性振動(dòng)，會(huì)引起軸承等相關(guān)零部件發(fā)熱，需先找出具體原因，消除故障，必要時(shí)對軸承和齒輪進(jìn)行修復(fù)或更換。

某公司 φ6.2 m×9.8 m 溢流型球磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)小齒輪軸承座靠近離合器側(cè)的振動(dòng)較大，慢驅(qū)側(cè)的振動(dòng)較小，引起軸承發(fā)出異響。打開軸承座檢查發(fā)現(xiàn)，離合器側(cè)軸承內(nèi)外圈有大面積的點(diǎn)蝕剝落，慢驅(qū)側(cè)正常。

通過圖1可以看出，離合器側(cè)振動(dòng)為：x 軸 5.11 mm/s，y 軸為 5.12 mm/s；慢驅(qū)側(cè)振動(dòng)為：x 軸 2.29 mm/s，y 軸為 1.31 mm/s。其中離合器側(cè)的振動(dòng)超出了國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn) 4.5 mm/s。停車后檢查齒面接觸良好，側(cè)隙符合說明書要求。故懷疑是小齒輪軸和電動(dòng)機(jī)軸不同心所導(dǎo)致的，需對離合器進(jìn)行檢測。

小齒輪軸和電動(dòng)機(jī)軸端面誤差為1 mm，徑向誤差為 0.53 mm，其同心度誤差已大于要求的 0.2 mm，振動(dòng)增大導(dǎo)致軸承損壞。更換軸承，重新調(diào)整小齒輪軸和電動(dòng)機(jī)軸的同心度后開機(jī)，振動(dòng)值均小于 1 mm/s，軸承溫度也有所降低，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

振動(dòng)是影響設(shè)備正常運(yùn)行的主要原因，頻譜是故障信號在坐標(biāo)系的反映，熟練掌握頻譜分析及頻譜和故障的內(nèi)在聯(lián)系，可快速找出故障源，解決問題。

1.2 基礎(chǔ)引起的振動(dòng)

基礎(chǔ)開裂和不均勻沉降是引起磨機(jī)振動(dòng)的主要原因。開裂可能是基礎(chǔ)質(zhì)量或振動(dòng)引起的，二者相互影響，導(dǎo)致振動(dòng)和開裂持續(xù)發(fā)展，故基礎(chǔ)的施工質(zhì)量至關(guān)重要。不均勻沉降屬于地質(zhì)方面的問題，在施工前必須保證地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較薄弱導(dǎo)致地基剛度不足，地基剛度設(shè)計(jì)必須符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，如已施工不符合要求的必須進(jìn)行加固處理。另一種情況是二次灌漿層不合格、不密實(shí)或凝固不好。

某銅礦雙驅(qū)半自磨機(jī)，運(yùn)行一年內(nèi)有一側(cè)小齒輪軸承振動(dòng)情況一直不好，后來突然加劇，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)小齒輪基礎(chǔ)出現(xiàn)裂紋，將整個(gè)小齒輪移出后，發(fā)現(xiàn)其底座的防滑肋槽內(nèi)的環(huán)氧樹脂未凝固。

某礦有 2 臺(tái) φ4.8 m×7 m 溢流型球磨機(jī)，2011 年11 月底，2 號磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中突然發(fā)生較大振動(dòng)，被迫停機(jī)。現(xiàn)場工作人員對大小齒面進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其接觸面光潔度較好。隨后用水平儀對磨機(jī)筒體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)料端和出料端高差高達(dá) 0.38 mm/250 mm，如果按 2 個(gè)主軸承中心線長度為 11 m 計(jì)算，進(jìn)料端比出料端高出 16.72 mm。檢測人員又用連通器進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示非傳動(dòng)側(cè)進(jìn)料端比出料端高10 mm，傳動(dòng)側(cè)進(jìn)料端比出料端高 8 mm，平均進(jìn)料端比出料端高 9 mm。可以看出磨機(jī)進(jìn)料端和出料端的高差已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的數(shù)值 0.5～1.0 mm，初步判斷，引起磨機(jī)振動(dòng)的原因可能是地基不均勻沉降導(dǎo)致的。另外觀察慢驅(qū)側(cè)的小齒輪基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)二次灌漿層已經(jīng)被完全破壞，其灌漿層下面的基礎(chǔ)也有裂縫，這些裂縫加劇了振動(dòng)，振動(dòng)又增大了裂縫，造成惡性循環(huán)。

針對上述情況，解決方法有以下幾種：① 增加鋼板，將出料端主軸承墊起來，使進(jìn)出料端高差符合相關(guān)規(guī)定。按原要求檢查鋼板和主軸承底座、底板的接觸及調(diào)整后大小齒輪的側(cè)隙和接觸情況，均達(dá)到要求；② 小齒輪底座二次灌漿層需重新灌注。將灌漿層下裂開的基礎(chǔ)打掉，通過焊接鋼肋的方法，保證再次澆灌的基礎(chǔ)與原基礎(chǔ)連成一體。為了節(jié)省時(shí)間，縮短工期，可以采用無收縮灌漿料灌注。應(yīng)注意因材料不同而導(dǎo)致熱脹冷縮的不同會(huì)引起的問題；③ 由設(shè)計(jì)單位做出基礎(chǔ)加固的方案，確保地基不再下沉，并在合適位置做出沉降觀測點(diǎn)，隨時(shí)觀測磨機(jī)基礎(chǔ)的變化情況。經(jīng)過上述措施整改后，磨機(jī)振動(dòng)情況明顯得到改善，可正常運(yùn)行。

1.3 其他情況引起的振動(dòng)

除上述 2 種情況外，引起磨機(jī)振動(dòng)的原因和地腳螺栓的緊固及設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)也有關(guān)。設(shè)備自身有振動(dòng)固有頻率，如果與基礎(chǔ)的固有頻率或基礎(chǔ)固有頻率的倍頻相同或接近時(shí)，會(huì)引起強(qiáng)烈的振動(dòng)甚至共振，導(dǎo)致設(shè)備損壞。處理此類情況，需改變設(shè)備或基礎(chǔ)的固有頻率，增加二者之間的頻率差。

2 振動(dòng)原因的診斷和避免方法

2.1 振動(dòng)診斷方法

診斷磨機(jī)振動(dòng)的原因可以用排除法，按先易后難的原則逐項(xiàng)排除。① 看設(shè)備的運(yùn)行情況，仔細(xì)觀察磨機(jī)振動(dòng)的現(xiàn)象，記錄和分析控制系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；② 磨機(jī)振動(dòng)經(jīng)常伴有異響，注意發(fā)出響聲的部位和特點(diǎn)，進(jìn)行綜合判斷；③ 了解設(shè)備的基本情況，詢問現(xiàn)場操作工或其他相關(guān)人員，記錄振動(dòng)開始的時(shí)間、磨機(jī)振動(dòng)的現(xiàn)象、已采取的措施及規(guī)格型號等基本信息；④ 用手感受振動(dòng)部位的溫度、劇烈程度等，必要時(shí)借助儀器分析磨機(jī)振動(dòng)的情況，是診斷設(shè)備振動(dòng)故障的有力手段。

通過上述手段對磨機(jī)振動(dòng)情況有了初步了解后，用可排除法診斷振動(dòng)的原因，按如下步驟：① 檢查地腳螺栓的緊固情況；② 仔細(xì)檢查基礎(chǔ)有無裂紋；③ 停車對基礎(chǔ)沉降進(jìn)行檢查，主要包括主軸承和傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是否和安裝初期相一致。如進(jìn)料端主軸承應(yīng)比出料端主軸承高 0.5～1.0 mm 等；④ 檢查齒輪嚙合是否正常、離合器是否有損壞；⑤ 停車檢查傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)軸線的同心度情況；⑥ 其他檢查。

2.2 振動(dòng)避免方法

避免設(shè)備發(fā)生振動(dòng)，要注意以下問題：① 對設(shè)備和基礎(chǔ)進(jìn)行扭振分析，特別注意襯板提升條的數(shù)量，大小齒輪齒數(shù)，筒體、端蓋和齒輪等的分瓣數(shù)，盡量避開系統(tǒng)的倍頻區(qū)；② 保證基礎(chǔ)的強(qiáng)度和剛度，符合相關(guān)規(guī)范的要求；③ 在制造和安裝時(shí)，要特別注意同軸度和二次灌漿的質(zhì)量；④ 操作者需做好維護(hù)工作，使設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題需及時(shí)處理。

3 結(jié)語

如果磨機(jī)出現(xiàn)異常振動(dòng)沒有得到及時(shí)處理，會(huì)加劇零部件的磨損，加大設(shè)備精度修復(fù)的難度。通過對多種振動(dòng)因素的綜合考慮，才能有效地提高故障診斷的準(zhǔn)確率。對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，及時(shí)找出故障的部位和原因，科學(xué)地制定檢修措施，在較短時(shí)間內(nèi)使設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行，保證企業(yè)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)。