張利娜（中信重工機(jī)械股份有限公司，河南洛陽(yáng)471039）

磨機(jī)主軸承及其潤(rùn)滑系統(tǒng)鋼管通流直徑的選擇

張利娜（中信重工機(jī)械股份有限公司，河南洛陽(yáng)471039）

磨機(jī)在水泥廠、礦山、冶金企業(yè)以及電廠等是非常重要的機(jī)械設(shè)備，而主軸承和潤(rùn)滑系統(tǒng)是磨機(jī)最重要的組成部分。為了確保主軸承和潤(rùn)滑系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，對(duì)其鋼管通流直徑做好選擇是非常有必要的，如果選擇不合理將會(huì)直接影響磨機(jī)的使用壽命以及工作效率。本文首先對(duì)磨機(jī)以及其主軸承和潤(rùn)滑系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單概述，然后對(duì)管路通流直徑不合理的危害以及具體的確定方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述，最后根據(jù)一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用案例加以說(shuō)明，為大家提供參考，文章有不足的地方希望大家給予諒解、提出建議。

磨機(jī)；主軸承；潤(rùn)滑系統(tǒng)；鋼管；通流直徑

1 概述

1.1 磨機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)

磨機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①承受的荷載量比較大，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生一定的振動(dòng)。②主軸承的轉(zhuǎn)速比較低，平均轉(zhuǎn)速為1m/s，也就很難出現(xiàn)全液體摩擦情況。③磨機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中常常有粉塵出現(xiàn)，工作環(huán)境比較差。④如果是在超負(fù)荷工作狀態(tài)下，或者長(zhǎng)時(shí)間停磨，主軸承的軸頸與軸瓦之間的潤(rùn)滑油膜會(huì)慢慢消失，使二者處于邊界摩擦狀態(tài)，甚至處于干摩擦狀態(tài)，這種情況下啟動(dòng)磨機(jī)，會(huì)使磨機(jī)在摩擦阻力的狀態(tài)下造成電流增大，從而造成燒瓦現(xiàn)象。另外對(duì)于加速機(jī)、電動(dòng)機(jī)等其他構(gòu)件造成嚴(yán)重影響，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行不暢，存在安全威脅。因此，為了確保磨機(jī)的正常安全運(yùn)行正確的安裝磨機(jī)以及合理選擇管路通流直徑是非常重要的。

1.2 磨機(jī)主軸承及其潤(rùn)滑系統(tǒng)概述

磨機(jī)主軸承一般常用的有兩種類(lèi)型，一種是靜壓軸承型式，另一種動(dòng)靜壓軸承型式。不同類(lèi)型的磨機(jī)主軸承配置的潤(rùn)滑系統(tǒng)也會(huì)所不同，主要包括靜壓潤(rùn)滑系統(tǒng)、動(dòng)靜壓潤(rùn)滑系統(tǒng)以及動(dòng)靜壓混合潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)一般有管路和潤(rùn)滑站共同組成。其中管路又包括兩個(gè)部分，一部分是磨機(jī)與潤(rùn)滑站之間的管路、比如回油管路、低壓供油管路以及高壓供油管路；另一部分是磨機(jī)主軸承內(nèi)部或者是潤(rùn)滑站內(nèi)部的管路，比如高、低壓管路、泵回油管路、油泵吸油管路；潤(rùn)滑站位于磨機(jī)主軸承的下方，其高度在2～10m之間，特殊情況時(shí)其高度要求更高一些，其潤(rùn)滑油黏度一般在ISO VG 100以上，一般情況下選擇潤(rùn)滑油黏度為ISO VG 220。鋼管通流直徑的確定對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)以及磨機(jī)主軸承有著直接影響，為了提高磨機(jī)的運(yùn)行效率，對(duì)其管路通流直徑進(jìn)行研究是非常有必要的。

1.3 主軸承與潤(rùn)滑系統(tǒng)故障分析

磨機(jī)在啟動(dòng)以前首先將一定量的高壓油打入主軸靜壓油腔中，潤(rùn)滑油在一定壓力下向周?chē)鷶U(kuò)散，當(dāng)主軸承靜止不動(dòng)時(shí)，主軸承的軸頸與軸瓦處于直接接觸的狀態(tài)，在供油量充足且主軸承轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，才會(huì)被潤(rùn)滑油膜完全隔開(kāi)。磨機(jī)啟動(dòng)以后以及正常的運(yùn)行過(guò)程中，主軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)會(huì)從干摩擦狀態(tài)逐漸至邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，最后成為流體潤(rùn)滑，再加上磨機(jī)自身有很大荷載量，運(yùn)轉(zhuǎn)速度慢，如果管理通流直徑達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，就會(huì)造成管路中的油量不足，長(zhǎng)時(shí)間使磨機(jī)處于干摩擦狀態(tài)，造成軸承溫度升高以及熱量磨損。由于磨機(jī)每天啟動(dòng)頻繁，加快了磨損速度，一旦軸頸和軸瓦之間的間隙超過(guò)規(guī)定值，就會(huì)造成磨機(jī)振動(dòng)值超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響磨機(jī)使用壽命以及工作效率。

通過(guò)分析磨機(jī)主軸承在實(shí)際的運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生故障，而造成故障的直接原因除了啟動(dòng)頻繁，最重要的是沒(méi)有合理選擇鋼管路通流直徑，使磨機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中由于軸承潤(rùn)滑不良從而造成現(xiàn)故障。

2 管路通流直徑不合理的危害

2.1 造成壓力降過(guò)大和以及發(fā)熱

管路通流直徑選擇不合理，會(huì)造成高流速現(xiàn)象，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重破壞。比如在高壓和低壓管路配置中，很容易出現(xiàn)高摩擦損失，從而造成壓力降過(guò)大以及發(fā)熱。壓力降過(guò)大，會(huì)使?jié)櫥镜闹党^(guò)安全范圍值內(nèi)，從而出現(xiàn)溢流現(xiàn)象，使實(shí)際的供油量與設(shè)計(jì)流量不一致，甚至出現(xiàn)供油系統(tǒng)無(wú)法供油的情況發(fā)生。高熱現(xiàn)象不僅會(huì)對(duì)運(yùn)行構(gòu)件造成更嚴(yán)重的磨損，使軟管和密封件加速老化，大大降低構(gòu)件的使用壽命，而且使能量損耗嚴(yán)重，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行效率造成嚴(yán)重影響。另外，高熱也會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油黏度造成一定影響，使?jié)櫥宛ざ戎荡蟠蠼档?，從而使主軸承的油膜厚度以及磨機(jī)的浮起量滿(mǎn)足不了設(shè)計(jì)要求，引起燒瓦的機(jī)率大大增加。因此，對(duì)于供油系統(tǒng)，無(wú)論是哪一種型式的磨機(jī)主軸承，都要控制高熱現(xiàn)象。

2.2 造成回油不暢

在磨機(jī)的主軸承回油管路中，其回油是通過(guò)潤(rùn)滑油自身重力而成的，如果管路通直徑選擇的過(guò)小，就很容易在大的壓力降情況在造成無(wú)法回油或者回油不暢現(xiàn)象，從而使?jié)櫥到y(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。

2.3 吸油管路出現(xiàn)吸空現(xiàn)象

如果潤(rùn)滑站內(nèi)的吸油管路的通流直徑選擇過(guò)小，很容易使泵吸空，對(duì)泵內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成氣蝕破壞，最終導(dǎo)致供油量不足或者系統(tǒng)不上壓等情況。

如果管理通流直徑選擇過(guò)大，在一定程度上增加系統(tǒng)成本，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)性的要求。因此，選擇合適的管路尺寸對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行非常重要。

3 管路通流直徑的選擇方法

3.1 查表法

查表法是通過(guò)所需的流量和管路類(lèi)型來(lái)確定管路通流直徑，我們列出一部分參考為例，如表1所示。

表1 磨機(jī)主軸承流量與鋼管通流直徑部分參數(shù)

3.2 公式計(jì)算法

如果選用的流速與上述表中不同時(shí)，也可以通過(guò)公式進(jìn)行計(jì)算，從而得到管路值徑：

在這個(gè)公式中，D0表示管道內(nèi)徑，單位為mm，Q表示流量，單位為L(zhǎng)/min；v表示管內(nèi)流速，單位為m/s。

4 應(yīng)用案例

表1中的參考數(shù)據(jù)是依據(jù)多年對(duì)國(guó)內(nèi)磨機(jī)主軸承的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試進(jìn)行的總結(jié)，同時(shí)借鑒了國(guó)外的一些礦山實(shí)際例子總結(jié)出來(lái)的。國(guó)內(nèi)某一礦業(yè)公司采用φ3.5m×6.5m格子磨高壓管道，此高壓管道內(nèi)徑為6.5mm，長(zhǎng)度為16m，流量為7L/min，且為無(wú)縫鋼管。潤(rùn)滑油黏度為ISO VG 200；室內(nèi)溫度平均23℃；磨機(jī)設(shè)計(jì)頂起壓力為7～10MPa，但是實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用的磨機(jī)其設(shè)計(jì)頂起壓力已經(jīng)達(dá)到了25MPa。因此，對(duì)主軸承以及潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行分析是否存在問(wèn)題。技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行觀察和分析，得出造成壓力過(guò)高的原因是高壓管道過(guò)細(xì)。

在這個(gè)公式中：Δp表示沿程壓力損失，單位為Pa；u表示運(yùn)動(dòng)粘度，單位為Pa/s；l表示管道長(zhǎng)度m；ρ表示潤(rùn)滑油密度，取值為850kg/m3。通過(guò)公式計(jì)算得出Δp=16.7MPa，針對(duì)液流沿程壓力損失就可以使泵出油口壓力達(dá)到25MPa左右，因此，可以判斷高壓管道過(guò)細(xì)很容易造成較大的壓力損失。另外，如果采用表1中的數(shù)據(jù)可以得到，在其他條件不變的情況下，選擇管道內(nèi)徑為10mm或者11.5mm，可以使其沿程損失大大減小，對(duì)主軸承以及潤(rùn)滑系統(tǒng)造成的影響也非常小，同時(shí)增加的管路材料成本也增加的也非常少。

5 總結(jié)

張利娜通過(guò)以上各個(gè)方面的介紹我們了解到，磨機(jī)主軸承以及潤(rùn)系統(tǒng)鋼管通流直徑的選擇非常重要，也就說(shuō)不同的部位管路直徑的選擇是否合理對(duì)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行效率以及成本有著直接影響。管路通流直徑不合理對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成破壞性影響，因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，要通過(guò)查表法或者公式計(jì)算對(duì)其進(jìn)行確定和選擇，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供一定的參考數(shù)據(jù)和借鑒資料。

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TD453

A

2095-2066（2016）35-0271-02

2016-12-3

張利娜（1973-），女，工程師，碩士研究生，主要從事液壓設(shè)計(jì)方面工作。