| 首頁>軸承新聞>專用滾動軸承節能球磨機的研發 |
專用滾動軸承節能球磨機的研發
中國軸承網 發布時間:2009/03/16
生意社03月13日訊
分析了球磨機采用滑動軸承存在摩擦阻力大的弊端。使用滾動軸承代替滑動軸承降低了磨機能耗，解決了大負荷下的軸承壽命、軸承密封等問題，磨機配用電動機功率可減少17～23％。
一、概述
球磨機廣泛應用于冶金、建材、礦山、電力等行業，其優點是堅固、破碎比大、物料適應性強。但球磨機能耗大，能量有效利用率僅有2％，且傳統球磨機維護繁雜，費工費時。傳統球磨機采用滑動軸瓦，摩擦阻力大，摩擦功耗約占球磨機常規配用電動機功率的17～23％，是傳統球磨機能耗搞的重要因素；如果改用滾動軸承代替軸瓦，主軸承的摩擦功耗能降低90％，從而達到節能目的。70年代以來，國內業界一直探討滾動軸承式球磨機，但由于軸承的制造、壽命及軸承密封等一些難題沒有突破，致使此項技術無法廣泛推廣應用。
二、滾動軸承和滑動軸承擦力矩比較
1、滾動軸承的摩擦力矩：
摩擦力矩是滾動軸承的一項綜合的實用性能，它的產生是多種因素綜合使用的結果，其中有滾動摩擦，也有滑動摩擦；有固體間摩擦，也有潤滑劑的粘性阻力。瑞典SKF公司plam gren（帕姆格林）通過大量的摩擦力矩測量結果，提出基于經驗數據的滾動軸承的摩擦力矩計算方法如下：
M＝M0＋M1 （N.m）
M：摩擦力矩（N .m）
M0：與負荷無關的摩擦力矩（主要與軸承類型、潤滑劑的粘度和數量、軸承轉速有關，N.m）。
其中：f0：與軸承類型和潤滑有關的系數；
n：軸承轉速（r/min）；
v：在軸承工作溫度下潤滑劑的運動粘度（mm2/s）；
M1：主要是彈性滯效和接觸表面差動滑動的摩擦損耗。
M1＝f1p1Dm
其中f1：與軸承類型和負荷有關的系數；
P1：計算軸承摩擦力矩時軸承負荷（N）；
Dm：軸承品軍直徑（m） Dm＝0.5（d＋D）；
d、D：分別為軸承內外滾道直徑。
節能磨機設計中采用雙列調心球面滾子軸承，由有關資料查得f0＝6，f1＝5×10－4，則：
M0＝160×10－7×10Dm＝9.6×10－5D3m（N•m）
M1＝5×10－4×P1×104×Dm＝5P1Dm（Nm）
所以：M＝M0＋M1
＝9.6×10－5D3m＋5P1Dm（N.m）
2、滑動軸承摩擦力矩
普通球磨機運轉中，軸頸與軸瓦得接觸面積最少達75％，摩擦力矩達，消耗能量大。根據力學與摩擦學分析，得出：
P1：軸承所受負荷（N）；
D：中空軸直徑（m）；
μ：摩擦系數。
中空軸與軸瓦間得潤滑，屬于混合潤滑。其間既有粘附、魔粒摩擦，也有疲勞摩擦。上市邊形得：
＝2.55×102P1D （N.m）
3、滾動軸承與滑動軸承摩擦力矩比：
因為D=Dm ，所以
當球磨機直徑1.5米＜φ＜4.5米時，中空軸直徑D＜2m，軸承負荷P1＞10t，即：P1＞10，D2＜10。上式前項 （舍去）
上式后項
由理論分析已知，用滾動軸承代替滑動軸承后，磨機的摩擦力矩式普通磨機的2％。但考慮到制造、安裝、潤滑等多種實際工況，取 .也即，主軸承使用滾動軸承后，摩擦功耗比用滑動軸瓦降低90％。
4、滑動支承磨機摩擦功耗：
由前已知摩擦力矩T＝2.55×102P1D（N.m），中空軸軸頸與軸瓦的摩擦功耗為 ，則摩擦功即：
＝2.67×10P1Dn
n：磨機轉速，r/min。
5、兩種磨機匹配的電動機功率比較
節能磨機和普通磨機所匹配的電動機功率見表1：
三、技術難點的突破
1、專用滾動軸承的設計、制造球磨機的特點式低速、重載、體大，專用軸承既要由足夠的承載能力，又要可以調心，這樣才能滿足磨機動、靜工況下的負荷，同時不成因兩端蓋不同心及運行中產生的撓度。
采用ISO281、ISO76、ISO15及GB/T6391等標準，確定了專用軸承額定動負荷、額定靜負荷、額定壽命的計算方法，嚴格規定了結構型式、材質、徑向游隙、熱處理、加工工藝、驗收規范，與大型專業軸承廠家一起聯合攻關，終于解決了具有自調心功能的球磨機專用特大型滾動軸承的設計制造問題。
① 專用調心滾子軸承徑向基本額定動載荷：
（1） GB/T6391──1995
bm：與材料有關的系數；
計算用系數，可用 查表；
i：滾動體列數；
α：接觸角；
Z：每列滾動體個數；
Lwe：滾動體有效接觸長度；
Dwe：滾動體有效直徑；
Dpw：滾動體節圓直徑。
② 專用調心滾子軸承壽命計算：
基本額定壽命：
（2）GB/T6391──1995
Cr：徑向額定動載荷；
Pr：徑向當量動載荷；（小時）
③ 專用軸承靜負荷校核公式：
So：安全系數；
Cor：徑向當量靜負荷；
Por：額定基本靜負荷。
2、應用舉例
舉例：JNM2736溢流磨，中空軸直徑（外徑）D=1000mm，運轉時軸承負荷170t，轉速n＝21.7r/min。
根據負荷與直徑，參照國際國內標準軸承系列，該磨機設計為雙列調心球面滾子軸承S1000CAKF3/W33。軸承內徑d1＝1000mm，軸承外徑d2＝1400mm，軸承寬B＝260mm，rmin＝7.5mm。
通過查表，計算得到需要的參數，將參數值帶入（1）：＝8385 （kN）
由（2）得：
＝154741（小時）＝17.7（年）
（365日/年）另，通過有關運算，得：Cor＝25700KN＝2570（t）又因為Por＝X.oFr＋YoFa，經查有關手冊及計算：
Por1700+4.11×272≈2817.9（kN）
＝9.12
可見，該軸承得壽命長，余度系數大。在正常工況下，工作10年沒有任何問題。
本次選用軸承基本參數見表2：
3、“柔性”密封措施
為了保證可靠得密封效果，本技術采用了與常規方法完全不同得密封措施。密封對滾動軸承來說比滑動軸承更重要。密封既要防止潤滑劑得泄漏，也要防止外界有害異物得侵入核粉塵進入，否則會引起軸承滾道得磨粒磨損、降低軸承得使用壽命，還會造成軸承溫升，使軸承零件受到水分核有害氣體的銹蝕加速潤滑劑老化。
礦山行業等粉末現場，環境差，粉塵、礦漿均可能進入，這對滾動軸承是十分不利的。比如鐵礦石的硬度是f＝12～16，軸承滾道的硬度HRC61，滾子硬度HRC62，因此，只要進入礦石顆粒，就會引起嚴重的磨粒磨損。如果解決不好密封問題，就會使軸承發生磨損，增加額外負荷，從而加劇磨損，造成磨損失效，大大降低軸承使用壽命，給生產帶來極大損失。
傳統密封方法是在出軸處壓工業毛氈，運轉一段時間后，氈墊與軸就不會緊密接觸，物料、粉塵、水汽便會進入內部。有的采用丁腈橡膠圈密封，但這種密封的接觸型式、貼合壓力、潤滑狀態、滑動速度以及接觸處的表面加工質量等因素都會直接影響到軸承的摩擦力矩及溫升，密封裝置在運轉過程中都會發生磨損，其磨損合失效的程序與密封裝置本身性能及使用條件有關。磨損失效或老化后，更換困難，停機費時。這種特大型軸承的丁腈橡膠密封裝置，批量少，專門制作，造價太高，因此這種密封裝置也不好。本技術采用密封脂密封。在軸承座兩側端蓋出軸處設計有密封環，密封環上內、外設有油槽，另外設計密封套與密封環配合，油槽內充滿密封脂，密封脂系“柔性”材料，任何情況下都能與軸很好地貼合。不會增加摩擦阻力，又經濟、簡單。使用效果十分理想。中空軸端到軸頸有一定地錐度，軸承發熱潤滑油變稀外串，有利于軸承座內部地清潔。
4、技術特點
① 用本技術可以制造新磨機，也可以對現有地球（棒）磨機進行技術改造。
② 技術改造時，不改變現磨機地傳動部分合筒體部分，不用加工軸頸兩側的
軸肩，不動軸承座底板，只更換新軸承座，增加密封件和滾動軸承，軸承襯套。
③ 取消現磨機的稀油站。每季度打一次潤滑脂，管理方便，現場干凈。
④ 正常工況，10年不用更換主軸承，日常無維修，節約了大量的人力物理，不會因檢修軸瓦而停機耽誤生產。
⑤ 技改后，節約電量10～15％，節約潤滑油70％，綜合節能15％以上。
四、使用效果與存在的問題的探討
（一）、使用效果
1. 首鋼大石河礦使用效果首鋼大石河鐵礦2系統1磨的MQ2736進行了改造，已運行4個多月了，基本技術參數如表3、表4、表5：
（二）存在問題的探討
① 完善專用結構、以更好地滿足單進料勺地周期性振動負荷對軸承的沖擊。
② 使用節能磨機多臺的企業設計中要考慮自動加油機構。
③ 增加軸承運行自動跟蹤檢測系統。
④ 制造、安裝精度要求比傳統磨機高。特別是兩端蓋的同心度，一定要限制在0.5mm以內；對軸承座的總想中心距、橫向平行度限制嚴格，誤差分別為1mm河1.5mm；兩軸承座中心高盡量保持同一水平。否則，會影響預期的節能效果。
五、結語
通過首鋼礦業公司大石河鐵礦、本溪鋼鐵公司南芬礦、宣化鋼鐵公司龍**礦等冶金礦山企業磨機的節能技改，證明專用滾動軸承球磨機節能技術已走向成熟。總結這些年技術改造過程中的利弊，對設計、制造、安裝提出了新的思路和方法，我們要盡快和本行業的同仁共同努力，積極改進結構上的不足，為冶金礦山粉磨領域的節能降耗做出一定的貢獻。
推薦給朋友 評論 關閉窗口
| 推薦信息 |
| □新昌研制成功軸承套圈自動車床 □6月18日海鷗精密機械加工項目開工建設 □“2017年全國軸承工程與技術學術會議”將在大連舉辦 □浙江云圣軸承保持器公司創出四項全國“單打”冠軍 □[一季報]襄陽軸承(000678)2010年一季度報告 |
上一篇:抓好基礎工作?讓人本軸承騰飛
下一編:專家預測：我國工程機械貿易順差還將拉大