在水泥工業生產中，存在著許多利用大小齒輪進行傳動的設備，包括邊緣傳動的管磨機。由于制造、運輸及安裝等方面的需要，水泥廠管磨機的大齒輪經常采用分片結構，而分片處則是大齒輪的薄弱之處，齒輪在設計、加工、運輸、存放、安裝及使用時所產生的各種問題，經常在齒輪的把合面處反映出來，其中最常見的就是張口現象，輕者對設備的傳動效率及使用壽命會產生嚴重影響，重者會造成設備損壞的事故。
大齒輪的張口現象，分為設備運轉前產生及設備運轉中產生兩種形式。設備運轉前產生的張口現象，主要發生在工藝制造過程、運輸過程及安裝過程中，而本文主要就大齒輪在設備運轉過程中產生的張口現象從設計及使用角度進行分析，并提出具體的解決措施。
1 大齒輪張口的原因
設備在運轉過程中產生張口現象多出現在干式磨、 烘干磨中，這些磨機筒體溫度較高，一般高出齒圈溫度 50 ℃左右或更高。在磨機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，危害性很大，應及時處理，否則時間一長容易變為永久塑性變形而無法處理。
2 處理措施
2.1 設計中可采取的措施
（1）考慮到磨機的把合面在磨機溫度升高時會產生一定的張口現象，齒距會變大，在設計時有意讓把合面的齒距在冷態時比正常齒距要小，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：在兩半齒輪進行組合加工時，在把合面中插入一片薄銅片，厚度根據齒輪規格及設備筒體溫度的不同而有所區別，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。這種設計，在磨機開始運轉時，在齒輪把合面會產生振動，隨著磨機筒體溫度的逐漸升高，振動會慢慢減小，并有可能消失。
（2）當齒輪分片時，筒體熱膨脹所產生的張口現象會在齒輪的把合面處反映出來，使把合面處的齒距發生變化。假設整個齒輪的齒距變化對每個磨機來說是個定值，如果齒輪分為兩片，齒距的變化值就由兩個把合面承擔；如果齒輪分為四片，齒距的變化值就由四個把合面承擔。因此，在大齒輪設計時，可根據磨機規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，保證磨機正常運轉。
（3）為了保證大齒輪的把合面不發生張口現象，可以根據大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓規格及數量，確定齒輪把合面的連接螺栓規格及數量。計算公式如下：
式中：n1—大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓總數；
n2—大齒輪一個把合面的連接螺栓數；
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重程度，大齒輪把合面可以設計為階梯式（具體計算見公式2），即將大齒輪的法蘭內徑處的一段距離預留一定的膨脹間隙。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緣處；而把合面為階梯式，變形后把合面接點就向齒輪外緣移動處于臺階點，張口就小得多。如圖1所示。
式中：C—采用階梯式設計后的把合面張口量；
C1—采用全接觸設計的把合面張口量；
X1—大齒輪預留間隙的高度；
X2—大齒輪的把合面高度。
2.2 磨機在運轉過程中發生張口現象時的解決方法
（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，應重新進行調整。有時，由于在設計時沒有在大齒輪與筒體法蘭的連接螺栓中采用鉸孔螺栓，當磨機運轉及停機時，伴隨著磨機筒體溫度的變化，大齒輪及筒體法蘭也相應地發生熱脹冷縮，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地發生移位。考慮到每個螺栓的擰緊力矩不會完全相同，這樣經過一段時間的運轉后，大齒輪的中心必定與筒體的中心線發生偏移，導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生偏移；或者在熱磨停機后，每間隔一段時間使筒體轉動 180°，直至磨體降為常溫為止。這樣不僅可預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徑與筒體法蘭間的間隙是否合適。有些公司在設計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，導致大齒輪發生張口。或者，當大齒輪的法蘭內徑與筒體法蘭間的間隙較小，而筒體溫度較高時，也會使大齒輪發生張口現象。處理此種張口，只要將大齒輪的法蘭內徑重新加工以保持與筒體法蘭有合適的間隙，就可以消除張口現象。
（3）如果大齒輪在運轉時，隨著筒體溫度的升高，慢慢地產生周期性的振動和沖擊聲，可以判斷大齒輪的把合面發生了張口，此時可以在大齒輪的法蘭內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度是否能夠滿足要求，在打進楔塊后要對把合面的縫隙變化情況進行測量。同時注意：在打進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量及規格是否能夠防止把合面發生張口現象，可以利用上文中所列的公式1進行校核。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。國內一些水泥廠采用這種方法對消除大齒輪的張口現象也取得了良好的效果。
（5）如因為制造、運輸、安裝及長期使用等原因，導致大齒輪的把合面發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，首先應測量在磨機運轉時大齒輪的張口數據，計算出張口的角度，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，這樣當大齒輪發生熱膨脹現象時，就可以通過預先留出的間隙進行補償，從而消除大齒輪的張口現象。這種處理措施在現場處理起來比較困難，要求工人的技術水平較高，同時處理周期較長。
3 結束語
邊緣傳動大齒輪產生張口現象的原因很多，從設計、選材、制造、運輸、安裝及使用各個環節都有可能發生。要消除張口現象，有時需要同時采取幾種措施才能達到目的。
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