立磨磨輥軸承在水泥廠中的應(yīng)用性能分析-三泰軸承技術(shù)

    立磨是現(xiàn)代水泥生產(chǎn)線粉磨系統(tǒng)的核心設(shè)備，具有能耗低、粉磨效率高、烘干能力強(qiáng)、系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單、產(chǎn)能大等優(yōu)點(diǎn)。其中磨輥又是立磨至關(guān)重要的研磨部件，是其核心部分；而磨輥軸承又是磨輥的關(guān)鍵零件，是磨輥的心臟。因此，磨輥軸承是否正確選用、正確裝配，會(huì)直接影響到立磨的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，影響磨輥軸承的使用壽命，甚至關(guān)系到整條水泥生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

     鐵姆肯公司生產(chǎn)的軸承在水泥行業(yè)中有著數(shù)十年的應(yīng)用歷史,
     同時(shí)我們也積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。下面我們就影響立磨磨輥軸承應(yīng)用性能的幾個(gè)主要方面進(jìn)行詳細(xì)地闡述。

    1． 如何正確優(yōu)化軸承安裝游隙

    在現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)線的生料磨及水泥磨的磨輥中，目前市場(chǎng)上主流的設(shè)計(jì)是錐形磨輥設(shè)計(jì)。在這種設(shè)計(jì)中，絕大多數(shù)立磨制造廠商都采用雙列圓錐滾子軸承(或兩個(gè)單列圓錐滾子軸承成對(duì)安裝)和圓柱滾子軸承的組合配置方式。其中，圓錐滾子軸承作為固定端，承受來(lái)自輥套的軸向工作推力及徑向工作壓力；圓柱滾子軸承作為浮動(dòng)端，只承受徑向工作壓力，不承受任何軸向工作推力。磨輥正常工作時(shí)，軸向的工作推力往往使雙列圓錐滾子軸承的兩列滾子受力不均勻。由于立磨腔室內(nèi)溫度很高，并且工作時(shí)磨輥軸承外圈旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈靜止不動(dòng)，因此，軸承外圈工作溫度往往會(huì)比軸承內(nèi)圈溫度高，導(dǎo)致外圈熱膨脹量比內(nèi)圈膨脹量大，因此圓錐滾子軸承的工作游隙比安裝游隙往往要大，這就加劇了圓錐軸承雙列滾子的受載不均勻性，甚至全部軸向載荷由一列滾子承受，另一列滾子不承受任何載荷。

    為了使得圓錐滾子軸承的雙列滾子在工作時(shí)都承受合理的載荷，就需要正確調(diào)整其安裝游隙，通常需要預(yù)緊安裝。軸承的預(yù)緊量要合適，預(yù)緊量太大會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩，引起溫升過(guò)高，導(dǎo)致過(guò)早的疲勞損傷，甚至于軸承燒傷；而預(yù)緊量不足會(huì)導(dǎo)致軸承工作游隙過(guò)大，單列滾子受載，不受載的那列軸承滾子位置容易歪曲偏斜，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與軸承保持架產(chǎn)生摩擦、碰撞，在沖擊載荷作用下這種現(xiàn)象尤為明顯，容易引起保持架損壞而導(dǎo)致軸承失效停機(jī)。同時(shí)，在沖擊載荷的作用下，工作游隙過(guò)大還會(huì)導(dǎo)致輥套來(lái)回串動(dòng)量大，可能對(duì)軸承密封件造成損壞。
    另一方面，在很多磨輥應(yīng)用中，我們很難通過(guò)預(yù)設(shè)游隙的圓錐滾子軸承來(lái)達(dá)到較好的安裝游隙。導(dǎo)致這種狀況的原因是軸承、軸和軸承座都有一定的加工誤差范圍。這種制造公差范圍的存在，導(dǎo)致了由于軸承過(guò)盈配合引起的游隙減少量的范圍很大，也就是說(shuō)可能的安裝游隙范圍很寬，甚至很有可能最終的安裝游隙落在軸承理想的安裝游隙范圍之外。
    為了說(shuō)明問(wèn)題，我們舉一個(gè)實(shí)際例子，在某型號(hào)的立磨中，采用兩個(gè)單列圓錐滾子軸承面對(duì)面安裝配對(duì)使用。由于軸與軸承內(nèi)孔的配合，軸承座與軸承外徑的緊配合量的影響，如果采用預(yù)設(shè)隔圈，由于緊配合導(dǎo)致的軸向游隙減少量會(huì)使安裝后的軸承軸向游隙的范圍上下限之差達(dá)到0.3mm。
    對(duì)這個(gè)立磨建立分析模型，應(yīng)用專門(mén)的軸承分析軟件做出的分析可見(jiàn)，圓錐滾子軸承的工作承載區(qū)與其安裝游隙的關(guān)系，如圖1所示。

    圖1：圓錐滾子軸承工作承載區(qū)與實(shí)際安裝游隙關(guān)系
    從圖1我們可以看到，為了使得兩列軸承滾子在工作時(shí)都合理地承受載荷，軸承的理想安裝游隙需要控制在一個(gè)寬度僅為0.1mm毫米左右的區(qū)間內(nèi)(圖1中橙色箭頭區(qū)間)。實(shí)際上，采用預(yù)設(shè)隔圈的軸承，其最終可能的安裝游隙區(qū)間范圍寬度為0.3mm(圖1中紅色箭頭區(qū)間),，遠(yuǎn)大于0.1mm。
    換句話說(shuō)，如果采用預(yù)設(shè)游隙的軸承，實(shí)際的安裝游隙很可能落在理想的安裝游隙范圍之外，從而降低了軸承的工作性能。

    針對(duì)立磨磨輥軸承的這種應(yīng)用情況，鐵姆肯公司推薦現(xiàn)場(chǎng)配磨隔圈的方法。這種方法可以達(dá)到精確控制安裝游隙，優(yōu)化兩列軸承承載區(qū)的目的。具體的做法是在裝配現(xiàn)場(chǎng)，我們需要實(shí)測(cè)軸的具體尺寸和軸承座內(nèi)孔的具體尺寸，同時(shí)測(cè)量軸承的相關(guān)尺寸。根據(jù)這些尺寸，我們的工程師可以幫助客戶計(jì)算出為了達(dá)到所推薦的最佳安裝游隙而需要磨掉的隔圈厚度。隔圈配磨好以后，一次性便能完成軸承安裝。

    此外，考慮到用戶經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)工具的局限性，測(cè)量軸承的相關(guān)具體尺寸可能不方便、不熟練或不準(zhǔn)確，軸承在出廠前，我們就為客戶測(cè)量好相關(guān)尺寸?？蛻羲枰龅闹皇菧y(cè)量軸和軸承內(nèi)孔的尺寸，以及根據(jù)工程師的推薦值計(jì)算隔圈修磨量。實(shí)踐證明，相對(duì)于有些廠家推薦的試裝方法，鐵姆肯公司推薦的這種安裝方法為客戶節(jié)省了大量的人力和物力，從而受到我們客戶的歡迎。

    2． 怎樣改善軸承潤(rùn)滑狀況

    選擇正確適量的潤(rùn)滑劑，采取正確的潤(rùn)滑方法對(duì)于任何軸承的成功運(yùn)行都至關(guān)重要，這是因?yàn)檩S承潤(rùn)滑劑具有三個(gè)主要功能：分離接觸表面，減少摩擦；散熱；防止腐蝕。

    在立磨磨輥應(yīng)用中，高溫，沖擊、重載、低速的應(yīng)用環(huán)境使得軸承的良好潤(rùn)滑條件很難形成，惡劣的粉塵環(huán)境及沖擊更是惡化了潤(rùn)滑狀況。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，大多數(shù)的磨輥軸承損壞都是軸承潤(rùn)滑不當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。針對(duì)立磨磨輥軸承這種惡劣的應(yīng)用工況，在潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選擇上，采用循環(huán)油潤(rùn)滑系統(tǒng)相對(duì)比較有效，一方面循環(huán)油可以有效帶走軸承工作時(shí)產(chǎn)生的大部分熱量以及外部的熱輻射，另一方面還可以通過(guò)循環(huán)油帶走軸承內(nèi)部存在的微小雜質(zhì)，凈化軸承工作環(huán)境。

    在潤(rùn)滑油的型號(hào)選擇上，需要根據(jù)磨輥的工作溫度和具體工作載荷的大小來(lái)選擇粘度合適的潤(rùn)滑油。軸承工作時(shí)，采用粘度較高的潤(rùn)滑油可以形成足夠厚的潤(rùn)滑油膜，以延長(zhǎng)軸承的應(yīng)用壽命。針對(duì)上面的磨輥應(yīng)用案例，我們采用3種不同粘度的潤(rùn)滑油(ISO VG 150, ISO VG 220, ISO VG
     320)做分析，通過(guò)比較其分析壽命，可以說(shuō)明潤(rùn)滑油粘度對(duì)軸承工作壽命的重要影響。如下圖2所示，潤(rùn)滑油粘度每提升一個(gè)級(jí)別，磨輥軸承的系統(tǒng)壽命提高18％左右。由此可見(jiàn)，通過(guò)采用粘度較高的潤(rùn)滑油來(lái)改善軸承壽命，其效果還是很明顯的。在工作載荷偏大的應(yīng)用中，采用粘度相對(duì)高的潤(rùn)滑劑對(duì)提高軸承性能尤為重要。
    此外，在邊界潤(rùn)滑條件下，還需要使用具有極壓或抗磨功能的添加劑來(lái)防止接觸表面金屬與金屬間的直接接觸，或者通過(guò)改善磨輥軸承表面粗糙度的方法來(lái)達(dá)到改善軸承潤(rùn)滑的目的。
圖2：不同粘度的潤(rùn)滑油對(duì)軸承系統(tǒng)壽命影響

3． 如何選擇密封部件
   密封對(duì)立磨軸承的工作壽命也有很大的影響。它必須防止?jié)櫥瑒妮S承向外泄漏，同時(shí)必須防止外界污染物進(jìn)入軸承。在顆粒細(xì)小的磨粒工作環(huán)境中，大量微小硬質(zhì)顆粒很容易進(jìn)入立磨磨輥軸承內(nèi)部，惡化軸承工作環(huán)境，降低潤(rùn)滑效果，甚至在滾道面形成壓痕，引起點(diǎn)蝕甚至滾道面剝落，降低軸承的工作壽命。因此，選擇高可靠性的密封部件，對(duì)提高軸承工作壽命至關(guān)重要。另外，設(shè)計(jì)多重密封并在磨輥內(nèi)外設(shè)計(jì)一定的壓力差，可以有效防止外界污染物進(jìn)入軸承內(nèi)部。
   總結(jié)
   以上從影響立磨磨輥軸承應(yīng)用性能的幾個(gè)因素作了相關(guān)的闡述，希望通過(guò)這樣的分析，能夠幫助廣大的立磨設(shè)計(jì)者和用戶更好的選擇和使用軸承，減少停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)軸承使用壽命，提高生產(chǎn)效率。

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