一、管磨機(jī)主軸承改用滾動(dòng)軸承的研制開發(fā)
球磨機(jī)廣泛應(yīng)用于建材、化工、冶金、礦山等行業(yè)的粉磨作業(yè)中,老式磨機(jī)的主軸承都采用滑動(dòng)軸承(巴氏合金瓦),20世紀(jì)80年代部分磨機(jī)也有選用動(dòng)靜壓軸承的(即巴氏合金瓦配套高壓稀油啟動(dòng),低壓稀油工作)。,理論和實(shí)踐證明,滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)在0.04左右,每臺(tái)磨機(jī)在正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要克服滑動(dòng)軸承較大的摩擦阻力矩,其消耗的電機(jī)功率占配套電機(jī)功率的7%~12%左右,功率消耗大。20世紀(jì)90年代初,遼寧北票市理想機(jī)械有限公司董事長李憲章同志帶領(lǐng)本公司技術(shù)人員著手研究采用滾動(dòng)軸承代替老式磨機(jī)滑動(dòng)軸承。
最初選用在滾動(dòng)軸承的規(guī)格型號(hào)時(shí)遇到了很多困難,也走了很多彎路。因?yàn)楫?dāng)時(shí)國內(nèi)生產(chǎn)軸承的廠家,還沒有研究出磨機(jī)專用滾動(dòng)軸承,只能采用現(xiàn)有規(guī)格型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)軸承。采用標(biāo)準(zhǔn)軸承于球磨機(jī)的主軸承上有許多不能克服的缺點(diǎn):①如采用雙列調(diào)心國標(biāo)軸承,軸承規(guī)格大,造價(jià)高,安裝困難。由于軸承幅高大,潤滑油不能及時(shí)潤滑到滾動(dòng)體的全部表面,會(huì)出現(xiàn)潤滑不良、摩擦系數(shù)增大等問題,軸承使用壽命會(huì)受到影響。②采用雙列調(diào)心外球面滾動(dòng)軸承時(shí),軸承重量大,造價(jià)高,且磨機(jī)同心度不好,滑動(dòng)調(diào)心時(shí)消耗的電機(jī)功率大。③選用缺圓柱滾子軸承時(shí),需配置球面軸承座,加工部件復(fù)雜,成本高。④選用調(diào)心球軸承時(shí),承載能力小,造價(jià)高。⑤采用內(nèi)錐孔軸承時(shí),軸向定位困難,加工難度大。上述這些軸承有一個(gè)共同的缺點(diǎn),就是維護(hù)檢修不夠方便。采用上述滾動(dòng)軸承之后,在技術(shù)上比滑動(dòng)軸承(巴氏合金瓦)有較大的進(jìn)步,但效果仍不十分理想。
到20世紀(jì)90年代初,遼寧北票市理想節(jié)能工程有限公司理想粉磨技術(shù)研究所、粉磨試驗(yàn)站,經(jīng)過近十年的研究、試驗(yàn)和多年的用戶使用表明,球磨機(jī)主軸承采用滾動(dòng)軸承是取代滑動(dòng)軸承較為理想的新技術(shù),管磨機(jī)主軸承采用滾動(dòng)軸承早在19世紀(jì)初就已經(jīng)開始逐漸應(yīng)用,當(dāng)時(shí)應(yīng)用的空間很小、發(fā)展很慢,主要原因是軸承的結(jié)構(gòu)形狀及造價(jià)不適應(yīng)。比如第一階段使用的滾動(dòng)軸承是短圓柱滾動(dòng)軸承,采用這種軸承需要繼續(xù)使用下部球面座解決調(diào)心問題,這樣,制造和加工都比較麻煩。在第二階段的設(shè)計(jì)時(shí)采用了短圓柱軸承外套圈為球面體形狀,雖然減去了下部球面座,但是仍然是滑動(dòng)形式的調(diào)心,調(diào)心阻力偏大,不夠理想。進(jìn)入第三階段是采用雙列調(diào)心滾動(dòng)軸承,這種軸承調(diào)心功能好、阻力小,但也存在著一定的缺點(diǎn)。由于軸承的規(guī)格大、輪幅寬,潤滑比較困難,定期檢修、清洗軸承不方便,軸承組件有一件損壞就需要更換整套軸承。為了解決上述三種軸承存在的諸多缺點(diǎn),使其達(dá)到造價(jià)低且又實(shí)用之目的,一種LMGU下半環(huán)外套圈雙列調(diào)心滾動(dòng)軸承誕生了。
二、LMGU磨機(jī)滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)
(1)球磨機(jī)在運(yùn)行時(shí),主軸承受的力是向下的,也有較小的軸向和側(cè)向力,沒有向上的力。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)心滾動(dòng)軸承、短圓柱滾動(dòng)軸承等都是能夠承受圓周各位置徑向力的。用在磨機(jī)的主軸承上時(shí),只是外圈的下半周承受力的作用,上半周處于閑置狀態(tài)。運(yùn)行一段時(shí)間后,整個(gè)外套圈會(huì)出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象。雖然可以經(jīng)常調(diào)換外套圈圓周方向位置,但是需要停車、停產(chǎn)才能操作。另外,較大的軸承座拆裝也比較困難。這種新型U型軸承體,解決了上述存在的問題。它經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造加工,將軸承的外套圈制成下半環(huán)結(jié)構(gòu)形狀,放置在軸承盒內(nèi),其整體結(jié)構(gòu)上有足夠的動(dòng)負(fù)荷能力,通過軸承和軸承座之間的結(jié)構(gòu)互補(bǔ),達(dá)到滾動(dòng)軸承較小的耗材,同時(shí)也簡化了加工工藝和縮短了生產(chǎn)周期,使整個(gè)軸承體的造價(jià)降低。
(2)球磨機(jī)滾動(dòng)軸承外形尺寸隨磨機(jī)規(guī)格的大小、動(dòng)負(fù)荷的輕重而確定,更適合球磨機(jī)的使用要求,而且制造成本大大降低,經(jīng)濟(jì)適用性更強(qiáng)。
(3)實(shí)現(xiàn)良好潤滑,延長軸承使用壽命。采用國標(biāo)雙列調(diào)心滾動(dòng)軸承時(shí),直徑和幅高都比較大,潤滑油進(jìn)入滾動(dòng)體中心時(shí)距離長、時(shí)間慢,如果軸承盒內(nèi)的油量達(dá)不到2/3以上時(shí),形不成油壓,就會(huì)出現(xiàn)缺油潤滑不良的現(xiàn)象。為此雖然采用了滾動(dòng)軸承,但是由于潤滑不良,軸承的摩擦系數(shù)仍然很大,起不到降低軸承摩擦阻力矩的作用,也就起不到節(jié)電的作用。采用新研制的LMGU滾動(dòng)軸承之后,滾動(dòng)體的上半圈外露,能夠使?jié)櫥椭苯优c滾動(dòng)體接觸,潤滑油在軸承盒內(nèi)只要超過50%油位,即可形成良好潤滑,達(dá)到節(jié)電和延長軸承使用壽命的良好效果。
(4)年末檢修、清洗軸承非常方便。因?yàn)檩S承的滾動(dòng)體和保持架上半圈全部外露,廢油和雜物都容易清洗干凈。而國標(biāo)軸承,整體外套圈移動(dòng)量小,滾動(dòng)體和保持架不能全部外露,因此不可能將全部的廢油和雜物清洗干凈,會(huì)影響以后作用。
(5)LMGU滾動(dòng)軸承由內(nèi)圈、外圈、保持架和滾動(dòng)體四大部件組成,可以隨時(shí)更換每個(gè)部件,避免了老式軸承每壞一個(gè)部件,就要更換整套軸承的缺點(diǎn)。為了使這種軸承向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展,我公司承擔(dān)了中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥工業(yè)用軸瓦(軸承)》的起草工作,通過了行業(yè)內(nèi)專家的審議,經(jīng)中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì)批準(zhǔn)于2006年12月1日開始頒布實(shí)施。
(6)降低工作電流。選擇合理的滾動(dòng)軸承應(yīng)用于磨機(jī)上,其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦系數(shù)只為0.0025,是滑動(dòng)軸承的1/16。通過計(jì)算和使用實(shí)例,磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滾動(dòng)軸承消耗的電機(jī)功率只占配套電機(jī)功率的0.5%~1%,這樣就會(huì)降低正常工作電耗,實(shí)現(xiàn)節(jié)省電費(fèi)支出、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。
(7)降低啟動(dòng)電流。由于滑動(dòng)軸承的摩擦阻力大,在啟動(dòng)時(shí)軸與軸承之間相摩擦以加速度原理達(dá)到固定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)為止,電動(dòng)機(jī)要克服很大的摩擦阻力矩,一般啟動(dòng)電流是工作電流的5~6倍之多。采用滾動(dòng)軸承之后,啟動(dòng)電流只是工作電流的2倍左右,老式磨機(jī)正常工作時(shí)的電機(jī)富余功率較大的原因就是因?yàn)榛瑒?dòng)軸承的原因。主軸承改用滾動(dòng)軸承之后,可以減小配套電機(jī)功率或增加磨機(jī)研磨體裝入量,既提高了電機(jī)效率,減小了無用功,又可提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。
(8)減小潤滑油消耗?;瑒?dòng)軸承采用稀油潤滑才能正常工作,由于稀油潤滑的軸承盒密封不好,稀油中容易混進(jìn)粉塵雜物,加之軸與軸承產(chǎn)生的壓力使稀油的劣變也較為嚴(yán)重,因此稀油的消耗和浪費(fèi)現(xiàn)象特別嚴(yán)重。改用滾動(dòng)軸承之后,因?yàn)檗D(zhuǎn)數(shù)低,承載能力大,不產(chǎn)生摩擦熱源,因此改用潤滑脂可以滿足要求。這樣就可以去掉稀油潤滑站,節(jié)省油耗80%。
(9)減少維修量,提高運(yùn)轉(zhuǎn)率。滑動(dòng)軸承使用年限一般為1~3年,磨機(jī)主軸也會(huì)磨損,如果保養(yǎng)不好,有些廠家?guī)讉€(gè)月就得換一副軸承?;瑒?dòng)軸承正常工作時(shí)不允許出現(xiàn)缺少潤滑油、冷卻水或軸承溫升過高的現(xiàn)象發(fā)生。一旦發(fā)生就要停機(jī)檢修,因此普遍存在運(yùn)轉(zhuǎn)率低的現(xiàn)象。采用滾動(dòng)軸承之后只要及時(shí)加注少量的干油,就能正常運(yùn)轉(zhuǎn),不需要專門看護(hù)磨機(jī),且滾動(dòng)軸承的實(shí)際使用年限在8~12年,用戶可放心使用。這會(huì)減小部分維修量和停機(jī)現(xiàn)象,提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。
(10)節(jié)約冷卻水。采用滾動(dòng)軸承之后,濕式磨和水泥原料磨可省去軸承循環(huán)冷卻水裝置,不影響軸承使用年限;滾動(dòng)軸承座采用干油潤滑之后,沒有油漬污染現(xiàn)象發(fā)生。
主軸承改造為滾動(dòng)軸承的應(yīng)用
廣西華宏水泥有限公司多年來一直使用老式滑動(dòng)軸承球磨機(jī),這種球磨機(jī)存在著耗電量大、油耗高、事故率高、易燒瓦、安裝維修不便、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低等缺陷。隨著水泥行業(yè)的不斷發(fā)展,如何降低粉磨電耗和生產(chǎn)成本,是一個(gè)企業(yè)能否生存的根本,廣西華宏水泥有限公司經(jīng)過多方設(shè)備調(diào)研考證,了解到廣西龍安四合工貿(mào)有限責(zé)任公司有10臺(tái)球磨機(jī)由北票市理想機(jī)械有限公司進(jìn)行了主軸承改造(滑動(dòng)軸承改為滾動(dòng)軸承),改造后效果非常理想。于是廣西華宏水泥有限公司于2007年5月與北票市理想機(jī)械有限公司簽訂了三臺(tái)(其中φ3×11m兩臺(tái)、φ3×9m一臺(tái))球磨機(jī)主軸承改造合同。改造后相繼投入使用,運(yùn)行安全,節(jié)電、增產(chǎn)效果特別明顯,帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,生產(chǎn)成本大大降低。2008年和2009年又分別與遼寧北票理想機(jī)械有限公司簽訂了φ2.4×6.5m、φ3.5×10m兩臺(tái)球磨機(jī)主軸承改造合同。目前,廣西華宏水泥有限公司所有球磨機(jī)都已進(jìn)行了主軸承改造。
一、改造方法
磨機(jī)改造停產(chǎn)時(shí)間的長短,直接影響到水泥廠的經(jīng)濟(jì)效益。由于廣西華宏水泥有限公司要求停產(chǎn)時(shí)間短,北票市理想機(jī)械有限公司采取了兩種方法:第一種方法是將磨機(jī)滑動(dòng)軸承(巴氏合金瓦)改造成滾動(dòng)軸承,原磨機(jī)中空軸不用拆下,加設(shè)精密調(diào)整套的方法,裝配滾動(dòng)軸承和軸承座。第二種方法是改造中只更換原磨機(jī)巴氏合金瓦及軸承座部,中空軸與北票理想機(jī)械有限公司的中空軸進(jìn)行對(duì)換,滾動(dòng)軸承提前安裝在對(duì)換的中空軸上,安裝僅用了3天時(shí)間,從而縮短了安裝工期。
二、改造效果
1、運(yùn)轉(zhuǎn)中的摩擦阻力大大降低,主要表現(xiàn)在:
①啟車容易:原巴氏合金瓦球磨機(jī)啟動(dòng)電流是工作電流的5倍,改造為滾動(dòng)軸承后,啟動(dòng)電流是工作電流的2倍左右,啟動(dòng)電流大大降低,啟動(dòng)磨機(jī)特別容易。
?、诮档土诉\(yùn)行電流:在同等研磨體裝載量的情況下與原磨機(jī)相比運(yùn)行電流降低10%左右。
③運(yùn)轉(zhuǎn)靈活:在不裝研磨體的情況下,用手扳動(dòng)筒體上的螺栓就能將磨機(jī)扳轉(zhuǎn),這在以前是不可能的。
2、提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率:
?、儆捎谶\(yùn)行電流降低,避免了原來出現(xiàn)的燒損電機(jī)、電器、電路等現(xiàn)象。
?、谟捎谶\(yùn)行摩擦阻力矩減小、減速機(jī)、磨機(jī)大小齒輪等實(shí)際承載能力下降,設(shè)備磨損減小,延長了使用年限。
?、廴サ袅税褪虾辖鹜邼櫥簤赫?,減少了維修量。
?、鼙苊饬税褪虾辖鹜咔蚰C(jī)因斷油、斷水、瓦溫過高而出現(xiàn)的研瓦、燒瓦等事故。主要體現(xiàn)在平時(shí)工人不用長時(shí)間守在磨機(jī)現(xiàn)場,不用擔(dān)心出現(xiàn)缺油、斷水及瓦溫過高而造成停產(chǎn)的現(xiàn)象。
3、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗
(3)節(jié)電:運(yùn)行電流降低10%左右,可以節(jié)省電機(jī)輸出功率10%左右。
(4)節(jié)油:安裝時(shí)在軸承中加滿油,以后只需每星期定時(shí)補(bǔ)充即可,每臺(tái)磨機(jī)年可節(jié)油1.5t左右。