水泥廠立磨磨輥軸承的應(yīng)用性能分析

　　改革開放30多年來，中國經(jīng)濟一直保持高速增長，大量鐵路、公路等交通設(shè)施的建設(shè)，以及大規(guī)模的城市化進程，房地產(chǎn)行業(yè)的迅速發(fā)展，促進了我國水泥行業(yè)的長期繁榮。據(jù)統(tǒng)計，自1985年以來，我國的水泥產(chǎn)量就一直名列世界第一，是世界上水泥行業(yè)發(fā)展速度最快的國家之一。水泥行業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟建設(shè)當中起到舉足輕重的作用。

　　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、系統(tǒng)流程簡單、產(chǎn)能大等優(yōu)點。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，會直接影響到立磨的運轉(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, 同時我們也積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗。下面我們就影響立磨磨輥軸承應(yīng)用性能的幾個主要方面進行詳細地闡述。

　　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，目前市場上主流的設(shè)計是錐形磨輥設(shè)計。在這種設(shè)計中，絕大多數(shù)立磨制造廠商都采用雙列圓錐滾子軸承(或兩個單列圓錐滾子軸承成對安裝)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，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，并且工作時磨輥軸承外圈旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈靜止不動，因此，軸承外圈工作溫度往往會比軸承內(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)緊量太大會產(chǎn)生過大的啟動轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩，引起溫升過高，導(dǎo)致過早的疲勞損傷，甚至于軸承燒傷；而預(yù)緊量不足會導(dǎo)致軸承工作游隙過大，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)動過程中會與軸承保持架產(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。同時，在沖擊載荷的作用下，工作游隙過大還會導(dǎo)致輥套來回串動量大，可能對軸承密封件造成損壞。

　　另一方面，在很多磨輥應(yīng)用中，我們很難通過預(yù)設(shè)游隙的圓錐滾子軸承來達到較好的安裝游隙。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)致了由于軸承過盈配合引起的游隙減少量的范圍很大，也就是說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。

　　為了說明問題，我們舉一個實際例子，在某型號的立磨中，采用兩個單列圓錐滾子軸承面對面安裝配對使用。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使安裝后的軸承軸向游隙的范圍上下限之差達到0.3mm。

　　對這個立磨建立分析模型，應(yīng)用專門的軸承分析軟件做出的分析可見，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都合理地承受載荷，軸承的理想安裝游隙需要控制在一個寬度僅為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),，遠大于0.1mm。 換句話說，如果采用預(yù)設(shè)游隙的軸承，實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。

　　針對立磨磨輥軸承的這種應(yīng)用情況，鐵姆肯公司推薦現(xiàn)場配磨隔圈的方法。這種方法可以達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，我們需要實測軸的具體尺寸和軸承座內(nèi)孔的具體尺寸，同時測量軸承的相關(guān)尺寸。根據(jù)這些尺寸，我們的工程師可以幫助客戶計算出為了達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，現(xiàn)場工具的局限性，測量軸承的相關(guān)具體尺寸可能不方便、不熟練或不準確，軸承在出廠前，我們就為客戶測量好相關(guān)尺寸?？蛻羲枰龅闹皇菧y量軸和軸承內(nèi)孔的尺寸，以及根據(jù)工程師的推薦值計算隔圈修磨量。實踐證明，相對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． 怎樣改善軸承潤滑狀況

　　選擇正確適量的潤滑劑，采取正確的潤滑方法對于任何軸承的成功運行都至關(guān)重要，這是因為軸承潤滑劑具有三個主要功能：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滑條件很難形成，惡劣的粉塵環(huán)境及沖擊更是惡化了潤滑狀況。實際應(yīng)用結(jié)果表明，大多數(shù)的磨輥軸承損壞都是軸承潤滑不當?shù)慕Y(jié)果。針對立磨磨輥軸承這種惡劣的應(yīng)用工況，在潤滑系統(tǒng)設(shè)計的選擇上，采用循環(huán)油潤滑系統(tǒng)相對比較有效，一方面循環(huán)油可以有效帶走軸承工作時產(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。

　　在潤滑油的型號選擇上，需要根據(jù)磨輥的工作溫度和具體工作載荷的大小來選擇粘度合適的潤滑油。軸承工作時，采用粘度較高的潤滑油可以形成足夠厚的潤滑油膜，以延長軸承的應(yīng)用壽命。針對上面的磨輥應(yīng)用案例，我們采用3種不同粘度的潤滑油(ISO VG 150, ISO VG 220, ISO VG 320)做分析，通過比較其分析壽命，可以說明潤滑油粘度對軸承工作壽命的重要影響。如下圖2所示，潤滑油粘度每提升一個級別，磨輥軸承的系統(tǒng)壽命提高18%左右。由此可見，通過采用粘度較高的潤滑油來改善軸承壽命，其效果還是很明顯的。在工作載荷偏大的應(yīng)用中，采用粘度相對高的潤滑劑對提高軸承性能尤為重要。

　　此外，在邊界潤滑條件下，還需要使用具有極壓或抗磨功能的添加劑來防止接觸表面金屬與金屬間的直接接觸，或者通過改善磨輥軸承表面粗糙度的方法來達到改善軸承潤滑的目的。

圖2:不同粘度的潤滑油對軸承系統(tǒng)壽命影響

3． 如何選擇密封部件

　　密封對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，同時必須防止外界污染物進入軸承。在顆粒細小的磨粒工作環(huán)境中，大量微小硬質(zhì)顆粒很容易進入立磨磨輥軸承內(nèi)部，惡化軸承工作環(huán)境，降低潤滑效果，甚至在滾道面形成壓痕，引起點蝕甚至滾道面剝落，降低軸承的工作壽命。因此，選擇高可靠性的密封部件，對提高軸承工作壽命至關(guān)重要。另外，設(shè)計多重密封并在磨輥內(nèi)外設(shè)計一定的壓力差，可以有效防止外界污染物進入軸承內(nèi)部。

　　總結(jié)