球磨机大齿轮安装孔的现场修复方法

陆 宏

(铜陵有色金属集团公司安庆铜矿， 安徽 怀宁县 246131)

安庆铜矿选矿厂设计年处理矿石115万t，磨矿系统有5台球磨机，其中主力球磨机为MQG3200×4500型。该机的大齿轮是维修保养的重点和难点，经常需要进行翻边或更换。大齿轮直径5 m，质量13.7 t，由球磨机筒体法兰上的止口定位，用高强度螺栓与筒体法兰联接固定。由于经常拆卸、装配，球磨机筒体法兰的定位止口磨蚀，使用一定时间后就不能再作为定位基准，而靠人工调校，将34个螺栓安装孔中的8个孔用作径向定位。在大齿轮维修安装过程中，经常遇到大齿轮安装孔位置度误差(加工误差)，球磨机筒体法兰螺栓安装孔磨损变形，导致60%～70%的安装孔出现4～6 mm的同轴度偏差等问题，此外，新采购的大齿轮的8个定位孔都是需要现场配作的毛孔，孔径偏小5 mm左右。因此，球磨机大齿轮的翻边或更换的最大难题就是安装孔和定位孔的矫正纠偏处理。球磨机基本结构如图1所示。

图1 球磨机示意

1 常规处理方法

先将大齿轮吊装到球磨机上比对，根据定位孔和螺栓安装孔误差情况，精确划线，做标记，然后拆下大齿轮运输至加工车间，用大型镗床修正大齿轮上定位孔和安装孔误差，然后再次按原样安装。然而，在一般矿山都没有这种大型加工设备，需要运输到很远的加工厂加工，而且这种划线定位、分开镗孔的方式加工的定位孔，其精度很难一次达到装配要求，如果安装时再次出现较大的误差，则又需要重复上述流程进行返工，会花费人力财力，特别是因为维修时间延长，导致整个采、选生产中断，给矿山造成较大的损失。因此，常规方法难以接受，迫切需要改进。

2 改进方案

上述处理方案的最大问题在于：大齿轮与筒体法兰上的定位孔不能一次定位现场配钻，需要多次拆装；划线后分开镗孔则精度难以保证，导致多次返工；加工点与安装现场路程较远，耽误时间。最有效的解决方法就是通过改进镗孔的工艺和装备，实现维修现场一次性吊装、定位、配钻、安装紧固。

根据这一思路，对我矿拥有的维修加工设备进行调查，筛选可能用于现场镗/钻孔的小型便携设备。最终决定以我矿维修车间的小型万向摇臂钻床为基础，设计制作一套简易专用刀具和工装，调整相应的维修工艺，以实现通过一次吊装，现场配钻镗孔，高精度快速维修的目的。

2.1 现场镗孔机构设计

小型万向摇臂钻床摇臂可以旋转90°，便于调向，是常用钻床，一般矿山企业都有，并且体积小，重量轻，便于现场安装、操作，现场镗孔装置如图2所示。镗孔刀具的尾部采用莫式锥柄，方便与钻床连接。锥柄和刀杆之间，设计采用万向节连接，便于调向，降低定向难度。刀杆导向套约束刀杆按规定的方向运动，同时起径向支撑作用，材料为黄铜，加工有油槽，并沿轴向单边切开，将其镶入刀杆支承座内。刀杆支承座利用待钻孔旁边的两个螺栓安装孔固定，如图3所示。

图2 现场镗孔装置示意

图3 刀杆支承座示意

2.2 注意事项

(1) 镗刀刀杆长度。专用镗刀刀杆的有效长度L必须大于球磨机筒体法兰厚度L1、大齿圈法兰厚度L2和刀杆导向套长度L3之和,即：L>L1+L2+L3，刀杆短了则不能将整个孔镗通。

(2) 定位对孔。在安装刀杆支承座时，以球磨机筒体法兰上的定位销孔为基准，尽量保证刀杆导向套的轴心线与筒体定位销孔轴心线重合或接近，以便尽量少切削筒体法兰，延长筒体使用寿命，同时可以有效减少镗孔的切削量。

(3) 镗刀。如图2所示，镗刀垂直安装在刀杆前端的安装孔内，由紧钉螺钉压紧，刀杆前端(镗刀切削刀刃之前)直径应尽可能小，以便能在筒体与大齿轮安装孔错位最大时也能顺利通过而不发生干涉。镗刀根据实际需要进行选择。单刃刀效率低，单向受力，加工孔的精度较低，但径向调节方便；双刃刀两端切削，效率高，并且在切削过程中,两端刀刃的切削阻力在很大程度上相互抵消,刀杆受力状况较好，镗削时稳定性较好，成孔精度较高。但是，在实际生产中，有些大齿轮与球磨机筒体的法兰定位销孔偏差较大，加上磨损变形，其孔的径向镗削量较大，需要多次调刀，而双刃刀调整较困难。

3 应用效果

首次使用按照上述方案制作、改造的现场镗孔设备和工装，采用单刃刀，小进刀量镗孔，留0.1 mm左右铰削余量，最后用铰刀手工铰削精加工，效果良好。由于筒体孔与大齿轮孔为现场原位配作，其同轴度和加工精度完全满足要求，大齿轮一次吊装配作成功,仅用8 h就完成了所有安装孔和定位孔的修扩工作,操作方便、劳动强度低、效率高、成本低。而使用常规方法修扩安装孔，一般需要40 h以上，劳动强度大、效率低、作业危险性大、维修成本高、停产时间长。以安庆铜矿MQG3200×4500型球磨机为例，影响磨矿量约为3000 t，耗费维修成本约为5万元。

该方法所使用的设备简单，工装制作难度不大，适应同类矿山企业使用。如果球磨机法兰定位销孔保持完好，也可以在其定位销孔内增加一个定位套，将其设计为双支座镗刀，增加其稳定性，进一步提高加工精度。在动力选型方面，可以选用其它类型机械设备，输出矩400 N·m，转速达到30 r/min即可。刀具结构可根据具体条件进行改进和完善。

参考文献：

[1]段希祥. 碎矿与磨矿[M].北京：冶金工业出版社,2006.

[2]张子健.φ2.2 m球磨机大齿轮安装孔的简易修扩[J].水泥,1994(11).

[3]吴宗泽.机械设计实用手册[M].北京：化学工业出版社，2008.