水泥厂立磨磨辊轴承的应用性能分析

第一篇：水泥厂立磨磨辊轴承的应用性能分析

水泥厂立磨磨辊轴承的应用性能分析

更新日期：2010-9-1 作者：潘杰宗 来源：铁姆肯公司应用工程师 【字体：小 大】

概述

改革开放30多年来，中国经济一直保持高速增长，大量铁路、公路等交通设施的建设，以及大规模的城市化进程，房地产行业的迅速发展，促进了我国水泥行业的长期繁荣。据统计，自1985年以来，我国的水泥产量就一直名列世界第一，是世界上水泥行业发展速度最快的国家之一。水泥行业作为基础产业，在国民经济建设当中起到举足轻重的作用。

立磨是现代水泥生产线粉磨系统的核心设备，具有能耗低、粉磨效率高、烘干能力强、系统流程简单、产能大等优点。其中磨辊又是立磨至关重要的研磨部件，是其核心部分；而磨辊轴承又是磨辊的关键零件，是磨辊的心脏。因此，磨辊轴承是否正确选用、正确装配，会直接影响到立磨的运转性能，影响磨辊轴承的使用寿命，甚至关系到整条水泥生产线的生产效率。

铁姆肯公司生产的轴承在水泥行业中有着数十年的应用历史, 同时我们也积累了丰富的应用经验。下面我们就影响立磨磨辊轴承应用性能的几个主要方面进行详细地阐述。1． 如何正确优化轴承安装游隙

在现代化水泥生产线的生料磨及水泥磨的磨辊中，目前市场上主流的设计是锥形磨辊设计。在这种设计中，绝大多数立磨制造厂商都采用双列圆锥滚子轴承(或两个单列圆锥滚子轴承成对安装)和圆柱滚子轴承的组合配置方式。其中，圆锥滚子轴承作为固定端，承受来自辊 套的轴向工作推力及径向工作压力；圆柱滚子轴承作为浮动端，只承受径向工作压力，不承受任何轴向工作推力。磨辊正常工作时，轴向的工作推力往往使双列圆锥滚子轴承的两列滚子受力不均匀。由于立磨腔室内温度很高，并且工作时磨辊轴承外圈旋转，内圈静止不动，因此，轴承外圈工作温度往往会比轴承内圈温度高，导致外圈热膨胀量比内圈膨胀量大，因此圆锥滚子轴承的工作游隙比安装游隙往往要大，这就加剧了圆锥轴承双列滚子的受载不均匀性，甚至全部轴向载荷由一列滚子承受，另一列滚子不承受任何载荷。

为了使得圆锥滚子轴承的双列滚子在工作时都承受合理的载荷，就需要正确调整其安装游隙，通常需要预紧安装。轴承的预紧量要合适，预紧量太大会产生过大的启动转矩和工作转矩，引起温升过高，导致过早的疲劳损伤，甚至于轴承烧伤；而预紧量不足会导致轴承工作游隙过大，单列滚子受载，不受载的那列轴承滚子位置容易歪曲偏斜，在转动过程中会与轴承保持架产生摩擦、碰撞，在冲击载荷作用下这种现象尤为明显，容易引起保持架损坏而导致轴承失效停机。同时，在冲击载荷的作用下，工作游隙过大还会导致辊套来回串动量大，可能对轴承密封件造成损坏。

另一方面，在很多磨辊应用中，我们很难通过预设游隙的圆锥滚子轴承来达到较好的安装游隙。导致这种状况的原因是轴承、轴和轴承座都有一定的加工误差范围。这种制造公差范围的存在，导致了由于轴承过盈配合引起的游隙减少量的范围很大，也就是说可能的安装游隙范围很宽，甚至很有可能最终的安装游隙落在轴承理想的安装游隙范围之外。为了说明问题，我们举一个实际例子，在某型号的立磨中，采用两个单列圆锥滚子轴承面对面安装配对使用。由于轴与轴承内孔的配合，轴承座与轴承外径的紧配合量的影响，如果采用预设隔圈，由于紧配合导致的轴向游隙减少量会使安装后的轴承轴向游隙的范围上下限之差达到0.3mm。

对这个立磨建立分析模型，应用专门的轴承分析软件做出的分析可见，圆锥滚子轴承的工作承载区与其安装游隙的关系，如图1所示。

图1: 圆锥滚子轴承工作承载区与实际安装游隙关系

从图1我们可以看到，为了使得两列轴承滚子在工作时都合理地承受载荷，轴承的理想安装游隙需要控制在一个宽度仅为0.1mm毫米左右的区间内(图1中橙色箭头区间)。实际上，采用预设隔圈的轴承，其最终可能的安装游隙区间范围宽度为0.3mm(图1中红色箭头区间),，远大于0.1mm。换句话说，如果采用预设游隙的轴承，实际的安装游隙很可能落在理想的安装游隙范围之外，从而降低了轴承的工作性能。

针对立磨磨辊轴承的这种应用情况，铁姆肯公司推荐现场配磨隔圈的方法。这种方法可以达到精确控制安装游隙，优化两列轴承承载区的目的。具体的做法是在装配现场，我们需要实测轴的具体尺寸和轴承座内孔的具体尺寸，同时测量轴承的相关尺寸。根据这些尺寸，我们的工程师可以帮助客户计算出为了达到所推荐的最佳安装游隙而需要磨掉的隔圈厚度。隔圈配磨好以后，一次性便能完成轴承安装。

此外，考虑到用户经验，现场工具的局限性，测量轴承的相关具体尺寸可能不方便、不熟练或不准确，轴承在出厂前，我们就为客户测量好相关尺寸。客户所需要做的只是测量轴和轴承内孔的尺寸，以及根据工程师的推荐值计算隔圈修磨量。实践证明，相对于有些厂家推荐的试装方法，铁姆肯公司推荐的这种安装方法为客户节省了大量的人力和物力，从而受到我们客户的欢迎。

2． 怎样改善轴承润滑状况

选择正确适量的润滑剂，采取正确的润滑方法对于任何轴承的成功运行都至关重要，这是因为轴承润滑剂具有三个主要功能：分离接触表面，减少摩擦；散热；防止腐蚀。

在立磨磨辊应用中，高温，冲击、重载、低速的应用环境使得轴承的良好润滑条件很难形成，恶劣的粉尘环境及冲击更是恶化了润滑状况。实际应用结果表明，大多数的磨辊轴承损坏都是轴承润滑不当的结果。针对立磨磨辊轴承这种恶劣的应用工况，在润滑系统设计的选择上，采用循环油润滑系统相对比较有效，一方面循环油可以有效带走轴承工作时产生的大部分热量以及外部的热辐射，另一方面还可以通过循环油带走轴承内部存在的微小杂质，净化轴承工作环境。

在润滑油的型号选择上，需要根据磨辊的工作温度和具体工作载荷的大小来选择粘度合适的润滑油。轴承工作时，采用粘度较高的润滑油可以形成足够厚的润滑油膜，以延长轴承的应用寿命。针对上面的磨辊应用案例，我们采用3种不同粘度的润滑油(ISO VG 150, ISO VG 220, ISO VG 320)做分析，通过比较其分析寿命，可以说明润滑油粘度对轴承工作寿命的重要影响。如下图2所示，润滑油粘度每提升一个级别，磨辊轴承的系统寿命提高18%左右。由此可见，通过采用粘度较高的润滑油来改善轴承寿命，其效果还是很明显的。在工作载荷偏大的应用中，采用粘度相对高的润滑剂对提高轴承性能尤为重要。

此外，在边界润滑条件下，还需要使用具有极压或抗磨功能的添加剂来防止接触表面金属与金属间的直接接触，或者通过改善磨辊轴承表面粗糙度的方法来达到改善轴承润滑的目的。

图2:不同粘度的润滑油对轴承系统寿命影响

3． 如何选择密封部件

密封对立磨轴承的工作寿命也有很大的影响。它必须防止润滑剂从轴承向外泄漏，同时必须防止外界污染物进入轴承。在颗粒细小的磨粒工作环境中，大量微小硬质颗粒很容易进入立磨磨辊轴承内部，恶化轴承工作环境，降低润滑效果，甚至在滚道面形成压痕，引起点蚀甚至滚道面剥落，降低轴承的工作寿命。因此，选择高可靠性的密封部件，对提高轴承工作寿命至关重要。另外，设计多重密封并在磨辊内外设计一定的压力差，可以有效防止外界污染物进入轴承内部。总结

以上从影响立磨磨辊轴承应用性能的几个因素作了相关的阐述，希望通过这样的分析，能够帮助广大的立磨设计者和用户更好的选择和使用轴承，减少停机时间，延长轴承使用寿命，提高生产效率。

第二篇：氧化铝生产用立盘过滤机过滤效率影响因素的分析

氧化铝生产用立盘过滤机过滤效率影响因素的分析

[摘 要]根据Ruth提出的恒压过滤方程式中之参数,分析影响真空立盘过滤机过滤效率的各个因素,着重讨论立盘过滤机结构中的浸没率对过滤效率的影响,其分析结果可以作为提高过滤机过滤效率的设计参考依据。

[关键词]真空立盘过滤机;恒压过滤;过滤效率;浸没率

[中图分类号] TF351.[文献标识码] A

[文章编号] 100300172 ]。国内立盘过滤机最早应用在煤炭行业,用于制焦前的精煤洗选。最初国内的真空立盘过滤机主要从国外引进,随后国内一些生产厂家陆续进行了仿制。恒成机械厂于2000年开始研制真空立盘过滤机,并且进行了一定的应用推广工作。

真空过滤机的主要指标是在一定的真空和压缩空气消耗下,如何提高过滤机的过滤效率,亦即如何提高产能。近年来,立盘过滤机在氧化铝生产行业有大量应用,用于氢氧化铝种子过滤的固液分离,本文以氢氧化铝过滤过程为例,通过对真空过滤过程中的恒压过滤方程以及真空立盘过滤机结构进行分析,为提高真空立盘过滤机的过滤效率提供设计参考依据。立盘过滤机的典型工艺配置

立盘过滤机在氧化铝生产中应用非常广泛,山东铝业公司拜尔法和烧结法生产氧化铝流程中均有立盘过滤机的使用。其典型工艺配置见图1。

氢氧化铝料浆经过给料管道进入过滤机槽体,滤液和空气先被真空泵抽至气水分离器,上部空气被抽走,滤液从下部自动流入到母液槽。2 影响过滤效率的因素

211 Ruth的恒压过滤方程式

压力恒定的压缩空气作用在滤浆上的过滤机以及连续式真空过滤机,均属于恒压过滤类型。对于

恒压过滤,Ruth提出了不可压缩滤饼恒压过滤方程式[3 ] :(V + Vm)2 = KRA2(θ+θm)(v + vm)2 = KR(θ+θm)(1)

式中 KR—鲁思恒压过滤系数,m·s;

A —过滤面积,m2;θ—过滤时间, s;

θm—得到假想滤液量Vm或vm所需要的假想过滤时间, s;V —总滤液量,m3;

Vm —假想滤液的总体积,m3;

v —单位过滤面积的滤液量,m3/ m2;

vm —为得到与过滤介质阻力等效的滤饼之假想滤液量,m3/ m2。KR = 2 P 15 ]。根据鲁思的恒压过滤方程式,鲁思恒压过滤系数KR与料浆的粘度也有一定的关系。

214 过滤介质的影响

过滤介质是过滤机的一个极为重要的组成部分,过滤介质选择是否合适以及滤布质量的好坏,是影响过滤机过滤速度和产能的重要因素,亦常常是整个过滤操作的关键。滤布的质量包括两个方面,即滤布的材质种类和编制加工质量。滤布的质量主要以三个指标来衡量,即:通气性、滤液浮游物和滤布的寿命,选择适合的滤布,可以大大改善过滤效果和降低生产成本。根据生产经验选择具有高通气性的滤布,可以减少过滤过程的平均过滤比阻,同时滤布伸缩性好,遇水变形小,厚薄适当且均匀,滤布吸附性小,物料易于脱落,可以防止因粘性造成的滤孔堵塞。

以前的滤布大都采用天然纤维布、人造纤维布以及各种金属网。近年来,随着合成纤维和塑料工业的发展,以及不使用刮刀的卸料技术之改进,出现了许多合成材料制成的滤布。其中最常用的是聚丙烯、聚胺脂和聚酯滤布,此外,一种更为新型的耐腐蚀聚四氟乙烯无纺滤布已经进入工业市场。215 过滤机结构的影响

立盘过滤机的浸没率是指过滤盘浸没在液面以下的面积占整个滤盘有效面积的百分比,浸没率的提高意味着可以减少盲区,使工作区域大大增加。盲区是为了避免吹落区与过滤、干燥区发生短路。在与盲区对应的区域内,过滤机既不吸液,也不进行反吹风,属于无效工作区域。所以,欲提高立盘的浸没率,可以减少盲区在整个过滤周期中的比例,亦即可以提高过滤机效率。

图2中的黑色区域是分配头盲区,从图2b中可以看出,提高浸没率后,分配头的盲区占整个分配头的比例大大减少,所以过滤机的无效过滤时间减少,使得过滤机的过滤效率得以提高。

表1是在固含为750 g/ L、转速为3 r/ min、真空度为0104MPa时,某型号152 m2立盘过滤机在不同浸没率下的过滤产能。当浸没率增大时,过滤机的产能有明显的提高。3 结束语

对于真空立盘过滤机而言,其过滤效率与料桨的匀质性、粘度、固含、温度以及物料的粒度等因素有关,这些因素与实际生产工艺又有着非常紧密的

关系。而过滤机的真空度、过滤介质以及过滤机浸没率对过滤效率亦有很大的影响,这些因素属于过滤机结构对于过滤效率的影响因素,可以在过滤机结构设计中尽量减少其影响。

综上所述,可以在立盘过滤机的设计中采取一定措施,进行有针对性的改进,使过滤机的过滤效果提高,以期在同样的能耗下提高过滤机的产能。