球磨機(jī)節(jié)能技術(shù)改造

球磨機(jī)節(jié)能技術(shù)改造摘要論文分析了傳統(tǒng)球磨機(jī)使用滑動軸承存在的問題，通過節(jié)約能源、提高電動機(jī)運(yùn)行平安系數(shù)，到達(dá)降低本錢的目的。介紹了球磨機(jī)滑動軸承改為雙列球面滾子軸承的設(shè)計(jì)程序。經(jīng)過實(shí)踐說明，此項(xiàng)改造由于軸承處摩擦力的降低，使得磨機(jī)啟動、運(yùn)轉(zhuǎn)電流降低，可節(jié)電8-10%。省去了檢修時的刮瓦，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。又由于去掉了稀油潤滑站及相關(guān)電機(jī)動力，防止了由于油溫過高造成的停車、停產(chǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。采用了脂潤滑，節(jié)約了潤滑油，節(jié)油量在80%-90%。通過此項(xiàng)改造到達(dá)了節(jié)能降耗目的。關(guān)鍵詞：球磨機(jī)滾動軸承節(jié)能目錄摘要-------------------------------------------------------------------------1關(guān)鍵詞----------------------------------------------------------------------1前言-------------------------------------------------------------------------31球磨機(jī)設(shè)備綜述--------------------------------------------------------41.1根底材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀-----------------------------------------------41.2磨礦機(jī)概述-------------------------------------------------------42滑動軸承球磨機(jī)分析--------------------------------------------------72.1軸承易燒損-------------------------------------------------------72.2電機(jī)易燒損-------------------------------------------------------83滾動軸承應(yīng)用-----------------------------------------------------------83.1摩擦功耗分析----------------------------------------------------93.2作業(yè)環(huán)境分析----------------------------------------------------93.3軸承壽命計(jì)算----------------------------------------------------104球磨機(jī)的改造設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------124.1進(jìn)料端蓋和進(jìn)料口的設(shè)計(jì)--------------------------------------124.2出料端蓋和出料口的設(shè)計(jì)--------------------------------------134.3軸承部的設(shè)計(jì)----------------------------------------------------145改造后的效果-----------------------------------------------------------156此項(xiàng)技術(shù)改造存在的問題---------------------------------------------167結(jié)束語--------------------------------------------------------------------16參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------------------18前言隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛開展，鋼材、有色金屬和水泥等根底性結(jié)構(gòu)材料的消耗大幅攀升，2003年中國的鋼產(chǎn)量首次突破2億噸，連續(xù)八年鋼產(chǎn)量居世界第一位。急劇增長的消費(fèi)刺激了鋼材、有色金屬等大宗材料的生產(chǎn)設(shè)備迅速開展，以穩(wěn)產(chǎn)高效、節(jié)能降耗為根底，對現(xiàn)有選礦設(shè)備進(jìn)行革新改造在各企業(yè)得到廣泛重視，并得到迅猛開展。在選礦生產(chǎn)中，球磨是整個選礦工藝流程的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，磨礦作業(yè)在選礦廠的基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用中占較大比重。同時，磨礦也是整個選礦廠的“瓶頸〞作業(yè)環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到選礦生產(chǎn)的處理能力、磨礦質(zhì)量，對整個選礦廠的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有重大影響。選礦業(yè)的大開展，刺激了球磨機(jī)制造技術(shù)的開展創(chuàng)新，各種球磨機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究在生產(chǎn)實(shí)踐中得到迅速深化，球磨機(jī)進(jìn)一步向大型化、高自動化、低能耗方向開展。在國際上大中型球磨機(jī)制造方面，采用滾動軸承替代滑動軸承成為一種趨勢。隨著我國制造業(yè)的迅速開展，滾動軸承制造水平日新月異，為在球磨機(jī)上使用滾動軸承替代傳統(tǒng)的滑動軸承創(chuàng)造了條件。

資源是國民經(jīng)濟(jì)開展的支柱，然而隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速開展，資源緊缺問題日趨嚴(yán)重，資源的相對缺乏已成為制約我國經(jīng)濟(jì)開展的一大隱患，經(jīng)濟(jì)快速開展與資源相對緊缺的矛盾日益凸顯出來。節(jié)能降耗，減污增效是我國企業(yè)的開展方針，堅(jiān)持開發(fā)與節(jié)約并舉，節(jié)能優(yōu)先，效率為本的原那么，為國家節(jié)約能源，為企業(yè)創(chuàng)造效益。本著以上原那么我礦(北京云冶礦業(yè)有限責(zé)任公司)2007年10月對2736溢流型球磨機(jī)和2721格子型球磨機(jī)進(jìn)行了節(jié)能技術(shù)改造。本課題研究目的是通過在球磨機(jī)上應(yīng)用國產(chǎn)滾動軸承替代傳統(tǒng)的滑動軸承，進(jìn)一步提升球磨機(jī)作為選礦主體設(shè)備的應(yīng)用水平，推動滾動軸承式球磨機(jī)在黑色冶金礦山選礦行業(yè)、水泥行業(yè)、有色金屬選礦業(yè)的應(yīng)用，促進(jìn)整個磨機(jī)制造業(yè)的整體進(jìn)步，為進(jìn)一步降低能耗，提高企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮作用。1球磨機(jī)設(shè)備綜述1.1根底材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀鋼材、有色金屬和水泥等是國民經(jīng)濟(jì)最重要的根底結(jié)構(gòu)材料，也是使用量最多的功能性材料。改革開放以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速開展，鋼材、有色金屬和水泥等材料消耗量大幅攀升。1999年，我國生產(chǎn)的鋼材、有色金屬和水泥等三種大宗材料產(chǎn)量分別為1.2395億噸、699.7萬噸、5.27億噸，而到了2003年，上述三種大宗材料的產(chǎn)量已經(jīng)分別到達(dá)2.4119億噸、1205萬噸、8.62億噸。特別是2003年中國的鋼產(chǎn)量首次突破2億噸，連續(xù)第八年鋼產(chǎn)量居世界第一位，也成為全球第一個年產(chǎn)鋼量突破2億噸的國家。2003年，中國粗鋼產(chǎn)量超過了日本和美國粗鋼之和。世界都在關(guān)注中國難以置信的鋼鐵產(chǎn)量,中國鋼鐵行業(yè)乃至整個社會都在思考,作為一個人均占有資源極為匱乏的開展中國家,工業(yè)如何平衡、和諧開展至關(guān)重要，我國最終確立了建設(shè)節(jié)約型社會的開展綱領(lǐng)。整個社會各行各業(yè)都在圍繞節(jié)約能源、提高綜合經(jīng)濟(jì)效益而努力。按照科學(xué)開展觀和走新型工業(yè)化道路的要求，鋼鐵材料產(chǎn)業(yè)的開展方向是：“提高質(zhì)量，開展品種，節(jié)約資源，環(huán)境協(xié)調(diào)，降低本錢〞。新一代鋼鐵制造流程目標(biāo)確定為：開展綠色、高效〔即節(jié)能〕的冶金制造技術(shù)。作為鋼鐵行業(yè)的根底產(chǎn)業(yè)的選礦業(yè)，隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)的膨脹也得到迅速提升。在選礦生產(chǎn)中，球磨作業(yè)是整個選礦生產(chǎn)工藝流程的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)揮著承上啟下的作用。磨礦作業(yè)在選礦廠基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用〔主要是電耗、鋼耗〕中占較大比重，也是整個選礦廠的“瓶頸〞作業(yè)環(huán)境，直接關(guān)系到選礦生產(chǎn)的處理能力、磨礦產(chǎn)品質(zhì)量，對后續(xù)作業(yè)指標(biāo)乃至整個選礦廠的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生重大影響。鋼鐵的急劇開展，激發(fā)了作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)根底的選礦業(yè)的大開展，進(jìn)一步刺激了球磨機(jī)制造技術(shù)的開展創(chuàng)新。各種球磨機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究在生產(chǎn)實(shí)踐中得到迅速深化，球磨機(jī)進(jìn)一步向大型化、高自動化、低能耗方向開展。1.2磨礦機(jī)概述1.2.1磨礦機(jī)機(jī)理與分類礦石的磨碎是在磨礦機(jī)機(jī)體中進(jìn)行的，圓筒形磨礦機(jī)有一個空心圓筒，圓筒兩端是帶端蓋的空心軸頸，軸頸支承在軸承上。圓筒內(nèi)裝有各種破碎介質(zhì)，如鋼球、鐵球、鋼棒或礫石等，當(dāng)圓筒繞水平軸線按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時，裝在筒內(nèi)的破碎介質(zhì)和礦石在離心力和摩擦力的作用下，隨著筒體運(yùn)動到一定高度，當(dāng)磨礦介質(zhì)的自身重力大于離心力時，脫離筒體內(nèi)壁拋射下落，產(chǎn)生沖擊而擊碎礦石。同時，磨礦機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，筒內(nèi)磨礦介質(zhì)相互間有滑動，對礦石也有一定研磨作用，所以礦石的磨碎主要靠破碎介質(zhì)落下時的沖擊力和運(yùn)動時產(chǎn)生的研磨作用。礦石由圓筒一端的空心軸頸不斷給入，而磨碎以后的產(chǎn)品經(jīng)過圓筒另一端的空心軸不斷排出，筒內(nèi)礦石的移動是利用不斷參加礦石的壓力來實(shí)現(xiàn)的。濕磨時，礦石被水流帶走，干磨時，礦石被抽出筒外的氣流帶走。球磨機(jī)是鋼材、有色金屬和水泥等部門不可缺少的重要設(shè)備。從礦山開采的各種礦石需要到達(dá)單體別離，才能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。要實(shí)現(xiàn)單體別離，就需要將開采的礦石進(jìn)行破碎、磨碎，然后進(jìn)行分選。在選礦工業(yè)中，礦物顆粒成細(xì)粒、微粒嵌布，要別離他們，必須磨細(xì)至0.3-0.1毫米，有時甚至需要磨至0.05-0.074毫米以下才能實(shí)現(xiàn)單體別離，所以磨礦作業(yè)在選礦工業(yè)流程中占有重要位置。磨礦機(jī)按照磨礦介質(zhì)的不同可分為:球磨機(jī)(介質(zhì)為鋼球或鑄鐵球)；棒磨機(jī)(介質(zhì)為鋼棒)；礫磨機(jī)(介質(zhì)多是磨圓的卵石子)；自磨機(jī)(被磨礦石作磨礦介質(zhì))。球磨機(jī)可以破碎各種硬度不同的礦石，其破碎比可以到達(dá)200以上。球磨機(jī)的給礦粒度一般不大于65毫米，最適宜的粒度為6毫米以下，產(chǎn)品粒度在15-0.075毫米之間。棒磨機(jī)用在礦石成粗粒嵌布的鎢礦、錫礦的磨礦處理上，也可用在球磨機(jī)前作粗磨，其給礦粒度一般不超過20-25毫米，產(chǎn)品粒度多在3毫米以下。目前，國內(nèi)選礦工業(yè)中，球磨機(jī)是使用最為廣泛的磨礦設(shè)備。按照筒體的形狀，磨礦機(jī)又可分為圓錐形和圓筒形兩種，而圓筒形磨礦機(jī)又可分為短筒型和管型。短筒型球磨機(jī)的筒體長度一般小于等于兩倍的筒體直徑，管型的磨礦機(jī)的長度那么不小于筒體直徑的3倍。管型磨礦機(jī)主要用于水泥工業(yè)，短筒圓錐形主要用于有色金屬礦石與黑色金屬礦石的粗磨、細(xì)磨作業(yè)。按照排礦方式的不同，磨礦機(jī)可分為中心排礦和格子排礦兩種。中心排礦式磨機(jī)的磨礦產(chǎn)品是經(jīng)過磨礦機(jī)排礦端的中空軸頸自由溢流，為此筒內(nèi)礦漿水平必須高于排礦軸頸最低母線的水平，這種磨礦機(jī)又叫溢流型磨礦機(jī)。格子排礦式磨機(jī)是在筒體排礦端安裝有排礦格子，磨礦產(chǎn)品經(jīng)過格子板的空隙排出，這種磨礦機(jī)又叫格子型磨機(jī)，多用在磨礦產(chǎn)品細(xì)而均勻的場合。按照筒體支撐方式的不同，磨機(jī)分為軸承支承、托輥支承、軸承和托輥混合支承。軸承支承被廣泛采用在各種磨機(jī)生產(chǎn)中。按照筒體傳動方式分為:周邊齒輪傳動、摩擦傳動及中央傳動三種。短筒型和錐形球磨機(jī)、自磨機(jī)廣泛采用周邊齒輪傳動，管型棒磨機(jī)多用中心傳動。溢流型球磨機(jī)與格子型球磨機(jī)構(gòu)成溢流型球磨機(jī)與格子型球磨機(jī)主要由進(jìn)料部、出料部、筒體部、軸承部、傳動部、潤滑系統(tǒng)等構(gòu)成。我礦使用的有2736和2721型球磨機(jī),傳動形式均為邊緣傳動。2736為濕式溢流型球磨機(jī)，2721為濕式格子型球磨機(jī)。傳動部和軸承部可互換，軸承部所用軸承均為滑動軸承，采用稀油站潤滑。2736濕式溢流型球磨機(jī)筒體直徑為2.7m，長3.6m。這種磨機(jī)在粉磨時，磨礦產(chǎn)品經(jīng)排礦端的中空軸徑自由溢流而出，出料口設(shè)計(jì)有反向螺紋，大顆粒返回磨機(jī)，小的顆粒流入篩子，篩下的物料流入磁選機(jī)，篩上物流入泵坑，由渣漿泵再抽送到2736磨機(jī)中重新被磨碎。我礦此磨機(jī)在二段使用。動力采用400KW同步電動機(jī)直接驅(qū)動，電壓為6000V。球磨機(jī)外型如圖1所示。2721為濕式格子型球磨機(jī)，筒體直徑為2.7m，長2.1m。此類磨機(jī)磨礦產(chǎn)品經(jīng)位于排礦端的格子板的孔隙排出后，再經(jīng)中空軸徑流出，由出料口流入篩子，篩下的物料流入磁選機(jī)，篩上物流入泵坑，由渣漿泵再抽送到2736磨機(jī)中重新被磨碎。此磨機(jī)在我礦用于一段。動力由280KW異步電動機(jī)帶動減速機(jī)驅(qū)動，電壓為6000V。球磨機(jī)外型如圖2所示。2滑動軸承球磨機(jī)分析2.1軸承易燒損球磨機(jī)作為一種重型機(jī)器，其主軸承支撐著整個回轉(zhuǎn)部的重量，另外，軸承還承受研磨體及物料拋落而產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷。因此，主軸承球面瓦的燒損直接影響整臺設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而影響整個選礦生產(chǎn)線的運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中，滑動軸承的球面瓦經(jīng)常發(fā)生抱瓦，最終造成重大損失。具體原因包括三個因素：〔1〕軸瓦制造因素軸瓦合金材質(zhì)問題、鑄造問題和加工質(zhì)量缺陷，是導(dǎo)致軸瓦質(zhì)量問題的主要原因之一。軸瓦成分不達(dá)標(biāo)，合金組織不均勻，直接影響軸瓦性能。軸瓦合金和瓦座之間澆注質(zhì)量差，合金與瓦體有脫殼現(xiàn)象，導(dǎo)致合金脫落；有氣孔、裂紋、砂眼、夾渣、傷痕等缺陷，軸瓦尺寸精度不高，外表光潔度差等。要解決這些問題，就必須嚴(yán)格化驗(yàn)軸瓦合金的化學(xué)成分，要保證其不低于GBII74?鑄造合金?中的規(guī)定，軸瓦合金加工精度必須到達(dá)技術(shù)要求，加工后，要認(rèn)真檢測，通過小錘敲擊合金外表，聽其生音、感其彈力來鑒別是否有脫胎、夾層等現(xiàn)象。必要時可以通過局部鏟、鉆、刮進(jìn)行簡單探傷，以鑒別是否有有氣孔、裂紋、砂眼、夾渣、外表組織偏析等鑄造缺陷。因材質(zhì)原因及鑄造缺陷造成球面座的剛度不夠，在主軸承承受重載荷時，球面座變形，將球面瓦“抱死〞。如何保證球面座材質(zhì)符合JB/ZQ40005鑄件通用技術(shù)要求，要保軸承座材質(zhì)和合理的鑄造工藝，防止出現(xiàn)鑄造缺陷，是提高球面瓦運(yùn)行質(zhì)量的重要措施。在制造球磨機(jī)過程中，中空軸的加工質(zhì)量也直接影響球面軸瓦正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，中空軸頸加工精度及外表粗糙度比擬關(guān)鍵，要嚴(yán)格控制中空軸徑的加工質(zhì)量，使其具有較好的形位公差是極為重要的?！?〕設(shè)備安裝因素球磨機(jī)主軸承座水平標(biāo)高誤差及縱向、橫向水平度超標(biāo)，磨體運(yùn)轉(zhuǎn)受熱膨脹伸長，使軸與軸瓦間隙變小，嚴(yán)重時把軸瓦推出球面接合面，使軸和軸瓦呈線性接觸，接觸應(yīng)力急劇增加，磨損加速，此為滑動軸承燒損的另一原因。另外，當(dāng)軸瓦與中空軸接觸角過小或過大，以及接觸點(diǎn)達(dá)不到要求，也可能造成上述后果。針對上述原因，在安裝時必須保證兩主軸承座縱向中心線重合，控制不重合允差為0.5mm，橫向中心線平行，且只允許出料端低于進(jìn)料端，控制在0.5mm以內(nèi)，瓦口油偰尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)與安裝要求，保證軸與軸瓦間形成油膜。要注意潤滑系統(tǒng)的密封，防止侵入灰塵。(3)操作因素由于潤滑油的粘度過低或油質(zhì)不好，以及混入雜質(zhì)或潤滑油沒有定期更換，也會導(dǎo)致軸瓦燒損。要解決這個問題，必須選擇優(yōu)質(zhì)的潤滑油。這樣，可在摩擦外表間形成良好油膜，減小磨體對軸瓦的沖擊，減小振動，降低摩擦阻力，降低功率消耗。因此，控制潤滑油質(zhì)量尤為重要。另外，軸瓦冷卻系統(tǒng)水質(zhì)存在問題也可造成軸瓦燒損。當(dāng)冷卻水質(zhì)較差時，有泥沙集聚在瓦體內(nèi)形成泥垢，使冷卻水起不到應(yīng)有冷卻作用。要使用潔凈的冷卻水，不得使用未經(jīng)處理的冷卻水。在磨機(jī)的日常維護(hù)中，要確保潤滑系統(tǒng)運(yùn)行良好，防止造成供油減少或潤滑中斷，定期檢修、維護(hù)，保證磨機(jī)工作在良好潤滑狀態(tài)下。通過嚴(yán)格控制生產(chǎn)制造工藝和質(zhì)量，精心安裝，保證軸瓦間可靠形成油膜，并有完善的冷卻系統(tǒng)、稀油潤滑系統(tǒng)，加之科學(xué)的維護(hù)管理，可有效控制軸瓦燒損，從而使設(shè)備良好運(yùn)行，但這些措施無法從根本上解決球磨機(jī)燒瓦問題。2.2電機(jī)易燒損交流電動機(jī)以結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價格廉價等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。隨著球磨機(jī)不斷向大型化開展，電動機(jī)容量越來越大，也暴露出許多新問題，電機(jī)容易燒毀。分析原因，主要是滑動軸承的使用，摩擦阻力較大，電機(jī)啟動電流過大，傳統(tǒng)滑動軸承2700X3600球磨機(jī)通常使用40OkW同步電動機(jī)，經(jīng)測量，當(dāng)球磨機(jī)正常啟動時，電機(jī)啟動電流能夠到達(dá)其額定電流的5-7倍，對供電設(shè)備要求較高，直接威脅設(shè)備平安。啟動電流過大，正常驅(qū)動轉(zhuǎn)矩卻只有電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的0.4-1.2倍，對于球磨機(jī)類啟動轉(zhuǎn)矩比擬大的負(fù)載，為了能正常起動，必須增加電機(jī)容量，勢必造成電機(jī)“大馬拉小車〞現(xiàn)象。3滾動軸承應(yīng)用隨著軸承制造業(yè)的開展，大型滾動軸承制造水平不斷提高，在國際上的大中型球磨機(jī)，主軸承部由傳統(tǒng)的滑動軸承逐漸被滾動軸承所取代。近些年來，隨著國內(nèi)軸承制造業(yè)的迅速開展，滾動軸承在球磨機(jī)上也轉(zhuǎn)入實(shí)際應(yīng)用階段。在國產(chǎn)球磨機(jī)主軸承上使用國產(chǎn)的滾動軸承，取得了較好的節(jié)能效果。滾動軸承球磨機(jī)與滑動軸承球磨機(jī)進(jìn)行節(jié)能比擬的根底是:礦石種類、性質(zhì)、碎磨生產(chǎn)流程、加裝鋼球規(guī)格、加裝鋼球量和操作制度一致。3.1磨擦功耗分析摩擦力矩是多種因素綜合作用的結(jié)果，包括滾動摩擦、滑動磨擦、固體間摩擦和潤滑劑的黏性阻力等。滑動軸承摩擦功耗分析使用滑動軸承的球磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸頸與軸瓦的接觸面積最少達(dá)75%，摩擦力矩大，能量消耗高，這是球磨機(jī)能耗高的重要原因。滑動軸承摩擦功耗計(jì)算式為:P=Tω=63.7×F×D×μ×ω式中:T-滑動軸承的摩擦力矩N·m；F-軸承所承受的載荷N；D-中空軸直徑mm；μ-摩擦系數(shù)取0.01；ω-球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)角速度ω=2nπ/60。傳統(tǒng)的球面瓦滑動軸承在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的摩擦功耗理論上約占裝機(jī)容量的29%左右。3.1.2滾動軸承摩擦功耗分析瑞典SKF公司通過大量的磨擦力矩測量，提出了基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的滾動軸承摩擦力矩計(jì)算方法，通過一系列計(jì)算得出滾動軸承摩擦力矩計(jì)算公式:M=M0+M1=9.6×10-8×D3+5×10-3×F×D式中:M—滾動軸承的摩擦力矩，N.m；Mo—與軸承類型、潤滑劑的黏度和數(shù)量、軸承轉(zhuǎn)速等有關(guān)，而與負(fù)荷無關(guān)的摩擦力矩，N·m；M1—主要是彈性滯效和接觸外表差動滑動的摩擦損耗，N·m；D—軸承平均直徑，mmF—軸承所承受的載荷，N那么滾動軸承摩擦功耗為:P=Mω=(9.6×10-8×D3+5×10-3×F×D)×ω根據(jù)理論分析可知，球磨機(jī)主軸承使用滾動軸承后，磨機(jī)的摩擦功耗理論上將減少99%?？紤]到制造、安裝、潤滑等實(shí)際工況，可取M/T=10%，即主軸承使用滾動軸承的摩擦功耗僅為滑動軸瓦的1/9?？梢缘贸鼋Y(jié)論:改變主軸承的結(jié)構(gòu)形式，滾動軸承替代滑動軸承是實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)節(jié)能的重要途徑。3.2作業(yè)環(huán)境分析球磨機(jī)使用滑動軸瓦的優(yōu)點(diǎn)是順應(yīng)性,嵌藏性好,抗膠合能力較強(qiáng)，缺點(diǎn)是傳動時的摩擦阻力大，磨機(jī)能耗高。同時，頻繁刮瓦費(fèi)時費(fèi)力，而且影響磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，維護(hù)費(fèi)用高。按照?2100X3000球磨機(jī)24小時連續(xù)作業(yè)計(jì)算，每停機(jī)一小時，直接影響礦石處理量40噸，影響礦粉生產(chǎn)11.4噸，每噸礦粉產(chǎn)值按800元/噸計(jì)算。按照更換維修一套軸瓦需要24小時計(jì)算，影響礦粉產(chǎn)值將近22萬元，即Q=11.4X24X800=218880元所以，穩(wěn)定球磨機(jī)運(yùn)行，提高設(shè)備完好率，是提高選礦生產(chǎn)綜合經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。在球磨機(jī)上使用滾動軸承代替滑動軸承，大大減少了每年軸瓦更換維修次數(shù)，還可顯著降低球磨機(jī)的能耗，而且管理維護(hù)都很方便。但球磨機(jī)工作低速、重載、磨體大，使用環(huán)境惡劣，長時間工作時筒體因受熱產(chǎn)生軸向竄動。低速對于使用滾動軸承是有利因素，而磨體大那么兩軸承間的中心距相應(yīng)大，又要求軸承能夠調(diào)心，筒體制造及運(yùn)行過程中因產(chǎn)生撓度而導(dǎo)致的不同軸，會對軸承產(chǎn)生不利的影響，甚至損壞軸承，使用環(huán)境惡劣對滾動軸承密封提出了十分苛刻的要求，假設(shè)密封不嚴(yán)，外界的水氣、泥漿、粉塵等物質(zhì)進(jìn)入，會引起軸承滾道的顆粒摩損，對軸承零件和潤滑劑造成侵蝕，降低滾動軸承的使用壽命。因此，基于剛性密封的傳統(tǒng)思路，無法保證轉(zhuǎn)動部位在這種環(huán)境下的密封要求。因?yàn)檫@里不僅存在著貼合不嚴(yán)的問題，而且還存在著密封介質(zhì)老化和實(shí)際應(yīng)用中能否及時更換的問題:球磨機(jī)的上述特點(diǎn)，對使用滾動軸承增加了一定的難度。國內(nèi)從上世紀(jì)七十年代起就有人研究滾動軸承球磨機(jī)，但限于當(dāng)時軸承設(shè)計(jì)制造、材質(zhì)、加工水平及造價等因素的制約，特別是密封和調(diào)心軸承等技術(shù)障礙未能攻克，使?jié)L動軸承未能在球磨機(jī)上得到推廣應(yīng)用。隨著我國改革開放的不斷深入，國內(nèi)大型軸承制造業(yè)迅速開展，借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的根底上，洛陽軸承廠等一些大型骨干軸承生產(chǎn)專業(yè)廠家系統(tǒng)地解決了大型軸承材質(zhì)、軸承調(diào)心、軸承密封、熱處理等一系列制造技術(shù)難題，國產(chǎn)滾動軸承制造水平有了質(zhì)的提高，為球磨機(jī)選用大型滾動軸承替代滑動軸承提供了物質(zhì)保障。通過以上分析我礦〔北京云冶礦業(yè)有限責(zé)任公司〕決定在2007年10月對礦上使用的2721和2736球磨機(jī)進(jìn)行了改造。3.3軸承壽命計(jì)算因2736和2731兩臺磨機(jī)的軸承部相同，2721所受力比2736要小，所以下面均按2736磨機(jī)的受力分析計(jì)算。3.3.1軸承壽命選擇合理地確定軸承的使用壽命對于軸承使用和軸承生產(chǎn)都是至關(guān)重要的。這是因?yàn)檩S承壽命的預(yù)估時間過長或過短對使用都是極為不利的。壽命過長會使軸承尺寸過大，軸承過重，使用的軸承材料本錢過高，制造工藝過于復(fù)雜，給用戶造成不必要的浪費(fèi)，軸承壽命時間過短，勢必造成極為頻繁的停機(jī)，用來頻繁更換軸承，造成較大的人力、物力損失，更主要的是直接影響了球磨機(jī)所在的選礦系統(tǒng)生產(chǎn)的連續(xù)性，對選礦生產(chǎn)的影響是非常深遠(yuǎn)的。根據(jù)球磨機(jī)這種礦山機(jī)械重載、低速、24小時連續(xù)作業(yè)、可靠性要求高的特點(diǎn)，參考目前我們國家的軸承制造工藝水平，我將球磨機(jī)的滾動軸承使用壽命設(shè)定為10年(年作業(yè)時間為360天)，計(jì)算軸承使用壽命為:Y=10×360×24=86400(小時)這樣可以使球磨機(jī)到達(dá)很好的經(jīng)濟(jì)效果。正確地確定軸承的負(fù)載至關(guān)重要。將球磨機(jī)筒體--端蓋受力情況簡化如圖3所示。A端為進(jìn)料，B端為出料，考慮到B端出料側(cè)有傳動大齒圈，出料端軸承載荷較進(jìn)料側(cè)大，故此軸承載荷以B點(diǎn)載荷為依據(jù)。圖3球磨機(jī)筒體軸簡化受力圖根據(jù)受力分析可得：FB=(G4L4+G3L3+G2L2+G1L1)/L其中：G4一進(jìn)料端蓋重力，G4=94140NL4—進(jìn)料端蓋重心到軸承中點(diǎn)距離,即AC距離,L4=0.4m.G3—筒體內(nèi)磨球介質(zhì)和簡體總重力，G3=987180NL3—兩軸承中點(diǎn)到A支點(diǎn)間距離,即AO距離,L3=2.65m.G2—大齒圈重力，G2=58570NL2—大齒圈重力作用點(diǎn)D至軸承中點(diǎn)A距離，L2=4.52m.G1—出料端蓋重力，G1=97700NL1—出料端蓋重力到軸承中點(diǎn)A距離，L1=3.8m.所以FB=(94140X0.4+626810X2.65+58570X4.52+97700X3.8)/5.3=684639.1N當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)時，軸承除承受靜負(fù)荷外，還必須承受由磨料產(chǎn)生的巨大沖擊載荷。利用沖擊系數(shù)fz=2.5來考慮沖擊載荷，那么軸承承受的徑向負(fù)荷為:F=fzXFB=2.5X684639.1=1711597.8(N)由于軸承只受徑向力作用(軸向力很小,可以忽略不計(jì))。所以每個軸承承受的當(dāng)量動負(fù)荷等于徑向負(fù)荷:Lp=F=1711597.8N軸承理論計(jì)算公式為:C=fhfpLp/fnfT式中:fn軸承轉(zhuǎn)速系數(shù)，軸承轉(zhuǎn)速:21.7轉(zhuǎn)/分，fn=1.1.Fh為軸承壽命系數(shù),由軸承壽命:86400小時，fh=4.69.fp為負(fù)荷數(shù),取fp=1因?yàn)榍懊婕航?jīng)用沖擊系數(shù)考慮了附加負(fù)荷。FT為溫度系數(shù),取fT=1,因?yàn)檩S承使用溫度不超過100°CC為軸承需要的額定動負(fù)荷，是選擇軸承的依據(jù)。由此，C=4.69X1X1711597.8/1.1X1=7297630.7(N).3.3.2軸承選擇除了負(fù)荷的大小外，在選擇軸承時，還要充分考慮負(fù)荷的作用方向。在滾動軸承應(yīng)用過程中，當(dāng)軸的中心線相對于軸承產(chǎn)生微小的傾斜時，當(dāng)該傾斜處于軸承的允許角度誤差范圍內(nèi)時，不應(yīng)影響軸承的正常工作。根據(jù)對球磨機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行力學(xué)分析可以看出，球磨機(jī)的主軸承主要承受來自筒體部、進(jìn)料端蓋部、出料端蓋部、球磨機(jī)內(nèi)部填充料(鋼鐵磨球、礦漿、礦石等)產(chǎn)生的徑向載荷，同時由于礦漿的流動、導(dǎo)料螺旋槽的作用，以及球磨機(jī)筒體部、端蓋部等因制造精度誤差的影響，都產(chǎn)生一定的軸向力。加上球磨機(jī)載荷較大，選擇雙列調(diào)心滾子軸承作為球磨機(jī)改造使用滾動軸承的根本型號。因兩軸承之間距離比擬大(2736磨機(jī)軸承跨距5300mm)，應(yīng)考慮滾筒的撓曲引起的靜態(tài)和動態(tài)不同心。還應(yīng)考慮到兩個軸承座孔之間的同心誤差。因此，滾筒的兩個耳軸應(yīng)選用調(diào)心滾子軸承支承的同時，把驅(qū)動端作為定位軸承，進(jìn)料端作為浮動軸承。從軸的強(qiáng)度以及互換性考慮，安裝軸承部位的直徑不小于800mm,考慮到保持球磨機(jī)生產(chǎn)率的需要，進(jìn)料端蓋與出料端蓋的中空局部的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)該保持不變，考慮到滿足端蓋軸頸的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，我們將軸承內(nèi)徑尺寸確定為1000毫米。結(jié)合軸承標(biāo)準(zhǔn)系列，230/1000軸承的額定動負(fù)荷為11400000N,計(jì)算得出的滾動軸承最大額定動負(fù)荷為7297630.78N，所以可以肯定:選擇的230/1000滾動軸承完全可滿足球磨機(jī)軸承需要的額定動負(fù)荷，方案適宜。4球磨機(jī)的改造設(shè)計(jì)2736濕式溢流型球磨機(jī)筒體直徑為2.7m，長為3.6m，運(yùn)轉(zhuǎn)時的重量約為98.718噸；2721濕式格子型球磨機(jī)筒體直徑為2.7m，長為2.1m，運(yùn)轉(zhuǎn)時的重量約為84.132噸，這兩臺球磨機(jī)的軸承部是相同的，所以在改造時也按相同考慮，即選用的軸承相同。磨機(jī)軸承的中心距與改造前一致，即2736型磨機(jī)的軸承中心距為5300，2721格子型球磨機(jī)的軸承中心距為3930，軸承水平中心距底座高度均為900。主要是為了不用改動軸承底座，水泥根底不用重做。如此設(shè)計(jì)，不改變磨機(jī)的根本參數(shù)，對磨機(jī)的產(chǎn)量和物料的細(xì)度沒有任何影響。需設(shè)計(jì)和改動的零件如下。4.1進(jìn)料端蓋和進(jìn)料口球磨機(jī)的中空軸均在進(jìn)料端蓋和出料端蓋上，即兩個軸承分別安裝在進(jìn)出料端蓋上。原進(jìn)料端蓋安裝軸承的中心位置不變，只是將該處的直徑設(shè)計(jì)為1000，寬度308，寬度沿中心對分，安裝軸承部位設(shè)計(jì)成上差，安裝定位套處設(shè)計(jì)成下差。在進(jìn)料端蓋和進(jìn)料口的空隙處圖4添加了瀝青，但有時添加不滿，容易由縫隙處沿進(jìn)料口和進(jìn)料端蓋接合面處向外漏漿，從而進(jìn)入軸承，影響到軸承的使用和壽命。為了防止?jié){體從端面處溢出，在進(jìn)料端蓋與進(jìn)料口的接合面處設(shè)計(jì)出一個密封槽，安裝專用密封圈用〔如圖4〕。如此設(shè)計(jì)，原進(jìn)料端蓋和進(jìn)料口的模型不用變動，只是在加工時，稍有變化。原有進(jìn)料端蓋備件和改造換下的零件將軸承部位補(bǔ)焊后車至設(shè)計(jì)尺寸，進(jìn)料口只需在端面處車出一密封槽，即仍可作為備件使用。4.2出料端蓋與出料口出料端蓋與出料口的改動與進(jìn)料端蓋和進(jìn)料口根本一致，原出料端蓋安裝軸承的中心位置不變，只是將該處的直徑設(shè)計(jì)為1000，寬度308，寬度沿中心對分，安裝軸承部位設(shè)計(jì)成上差，安裝定位套處設(shè)計(jì)成下差。在出料端蓋和出料口的空隙處添加了瀝青，但有時添加不滿，容易由縫隙處沿出料口和出料端蓋接合面處向外漏漿，從而進(jìn)入軸承，影響到軸承的使用和壽命。為了防止?jié){體從端面處溢出，在出料端蓋與出料口的接合面處設(shè)計(jì)出一個密封槽，安裝專用密封圈〔如圖5〕。密封圈與進(jìn)料端蓋處的相同。如此設(shè)計(jì)，原出料端蓋和出料口的模型不用變動，只是在加工時，稍有變化。原有出料端蓋備件和改造換下的零件將軸承部位補(bǔ)焊后車至設(shè)計(jì)尺寸，出料口只需在端面處車出一密封槽，即仍可做為備件使用。圖54.3軸承部的設(shè)計(jì)軸承座采用水平中分式，軸承座的地腳孔各部尺寸及下底面尺寸與根底底座相同，中心高為900。軸承上蓋寬度與軸承座部位相同，只是在上蓋的中心位置設(shè)計(jì)出兩個孔，一個是為安裝溫度傳感器用，另一個為了安裝自動加油潤滑管用。在軸承座和軸承上蓋對應(yīng)處分別設(shè)計(jì)出兩個槽〔如圖4和圖5〕，用于密封和軸承端蓋的定位。軸承端蓋與軸套處采用毛氈密封，用壓該壓緊。內(nèi)側(cè)軸承端蓋與中空軸外徑處的密封也采用毛氈，用壓蓋壓緊。4.3.1XMT-102數(shù)顯溫度控制儀它是新一代工業(yè)自動化溫度檢測控制儀表，它采用大規(guī)模集成電路，具有顯示精度高，控制性能好，讀數(shù)清晰，體積輕巧，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。工作環(huán)境溫度：0-50oC，相對濕度30-85%的無腐蝕性氣體場合，我礦球磨機(jī)所在車間室溫不低于6oC，小于36oC，正好符合要求。。并且工作電源220V，50HZ，功耗小于5W，特別節(jié)能。報警方式是：上下限報警。但因室溫不低于6oC，所以無需設(shè)置下限報警。測量范圍較高，為0-400oC。使用簡單：將溫度傳感器裝入主軸承上蓋的孔中，與儀表連線接好后，將撥碼開關(guān)撥至所需測量溫度的上限值，數(shù)字顯示的是被測對象的實(shí)際溫度值，當(dāng)實(shí)際溫度值低于設(shè)定值，綠燈亮，當(dāng)實(shí)際值高于設(shè)定值時，接通報警裝置報警。使工作人員能及時知道軸承處的溫度已超過最高設(shè)定值，應(yīng)立即停車，查明溫度過高的原因，防止設(shè)備事故的發(fā)生。4.3.2GRH型鋰基脂自動加油潤滑系統(tǒng)采用此自動加油系統(tǒng)，可以做到定時定量加油。該裝置由電機(jī)、多點(diǎn)干油泵、輸油管，油嘴等組成。該裝置可以對本機(jī)的潤滑點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)制潤滑，潤滑的時間和間隔由數(shù)顯時間繼電器設(shè)定并控制，因而實(shí)現(xiàn)了自動集中潤滑，保證各個工作部位正常運(yùn)轉(zhuǎn)。我礦兩臺磨機(jī)設(shè)定的是每天加油一次，由軸承上蓋處的加油管注入，油經(jīng)軸承中間的潤滑槽流入滾動體并向軸承端蓋處流動，這樣可保證軸承內(nèi)的油總是新鮮的。5改造后的效果