胡定雄

(江銅集團德興銅礦大山選礦廠， 江西 德興市， 334224)

0 前 言

200 m3充氣機械攪拌式大型浮選設備在我國多家礦山得到應用，德興銅礦大山選礦廠是較早使用的單位之一。隨著使用時間的推移，該設備出現了機械故障，如主軸連接失效，軸承體軸承發(fā)熱等，這些問題雖然不影響工藝運行，但設備的備件消耗增加，維修工作量加大，間接影響了工藝的穩(wěn)定，使精礦品位出現波動。我廠技術人員和設計制造廠家一同分析了發(fā)生機械故障的原因，結合本廠實際，對軸承體和主軸進行了優(yōu)化，對癥解決了這些問題。使得200 m3充氣機械攪拌式浮選機故障大幅度減少，運行更加穩(wěn)定，真正用好并發(fā)揮了該浮選機的所有優(yōu)點，取得了滿意的成果。

1 200 m3充氣機械攪拌式浮選機結構和工作原理

200 m3充氣機械攪拌式浮選機是北京礦冶研究總院在原50，100，160 m3等規(guī)格大型浮選機研究和應用的基礎上，根據前期研究得出的大型浮選機的設計原則和放大方法，針對超大型浮選機流體動力學的特殊規(guī)律而研究設計的，其結構見圖 1，主要由葉輪、定子、主軸、軸承體、空氣調節(jié)閥和槽體等組成。

圖1 200 m3充氣機械攪拌式浮選機結構

200 m3充氣機械攪拌式浮選機的工作原理是電動機通過 V型三角帶帶動主軸機構上的大皮帶輪旋轉，同時通過主軸使葉輪旋轉，此時，槽內礦漿由葉輪經定子圓盤與槽底之間吸入葉輪葉片間，同時，由鼓風機給入的低壓空氣經風道、空氣調節(jié)閥、空心主軸進入葉輪腔的空氣分配器中，通過分配器周邊的孔進入葉輪葉片間，礦漿與空氣在葉輪葉片間進行充分混合后，由葉輪上半部周邊排出，排出的礦流向斜上方運動，由安裝在葉輪四周斜上方的定子穩(wěn)定和定向后，進入到整個槽體中部。礦化氣泡上升到槽體表面形成泡沫，泡沫流到泡沫槽中，礦漿再返回葉輪區(qū)進行再循環(huán)，另一部分則通過槽間壁上的流通孔進入下槽進行再選別。

2 軸承體和主軸的故障表征

根據以上浮選機的結構和工作原理可知，在浮選機運轉過程中，軸承體和主軸始終是滿負荷運行，若有不適浮選機必須停止運轉進行維修，因此長時間穩(wěn)定旋轉是浮選機優(yōu)劣的一個重要指標。

200 m3充氣機械攪拌式浮選機經過長時間連續(xù)運行后，軸承體上的軸承溫度較高，嚴重時軸承會因高溫燒壞，被迫停機更換。為了防止軸承燒壞，修理人員不斷向軸承內添加潤滑脂或用水淋軸承體，造成潤滑脂嚴重泄漏，現場混亂。當潤滑脂泄漏嚴重時，潤滑脂會掉入浮選機槽體內，妨礙浮選機的選別，降低選礦回收率，導致精礦質量下降，直接影響選礦廠的經濟效益，所以此問題的存在是浮選機良好運行的隱患，應及時解決。

主軸損壞主要是連接法蘭失效和主軸底部嚴重磨損，見圖2。

圖2 主軸底部磨損情況

雖然該浮選機的其他指標十分優(yōu)良，因以上故障的存在，對于用戶來講必須進行優(yōu)化和改進。

3 軸承體軸承溫度高和主軸故障原因分析

經長時間現場觀察和多次軸承更換實踐，認為軸承體軸承溫度高的原因是軸承選用不合適。原軸承體選用的軸承為帶緊定套和退卸套的球面滾子軸承，該軸承有很強的徑向承載能力，也可以承受一定的軸向負荷，主要用于徑向負荷大的機構中，而將該軸承用于大型或特大型浮選機時軸承的承載能力大幅降低。浮選機的主要載荷是軸向載荷，雖然該軸承有緊定套和退卸套輔助，但因軸承體的結構決定了軸承安裝調試十分困難，造成軸承游隙很難調整為軸承要求的正確游隙，從而加大軸承的當量負荷，使得軸承在超負荷的情況下運轉。長期運行時軸承易發(fā)熱，導致軸承潤滑不良，使得軸承運行環(huán)境惡性循環(huán)，軸承壽命因此大幅縮短，經常需要更換軸承。

主軸的故障主要表現為與上軸連接失效造成折斷和軸底部磨損。主軸與上軸連接失效主要是連接定位不好，使兩軸的同軸度、直線度偏差較大，加上主軸較長，制造困難，平衡試驗的精度不能滿足運轉要求。在高速轉動時產生較大的離心力，導致主軸振動大，容易發(fā)生連接法蘭和主軸因振動損壞或斷裂。主軸底部磨損，是因礦漿直接接觸了主軸底部造成的磨損，嚴重時會影響葉輪的安裝，加速葉輪的磨損。

4 軸承體及主軸優(yōu)化設計

經以上原因分析，該浮選機的故障均為機械方面的故障，因此應按機械設計的要求進行整體優(yōu)化和改進。

4.1 軸承體設計

軸承體是浮選機的主要機械部件，浮選機的轉動及主軸支撐都在該部件上。優(yōu)化軸承體設計的重點是優(yōu)化軸承選型。根據浮選機的工作原理，軸承體中的軸承所受載荷主要為軸向載荷，這些載荷有主軸自重，葉輪重量，運轉時的介質阻力等，同時轉動精度要求高。所以在優(yōu)化時選用推力球軸承和深溝球軸承雙雙組合使用，這樣兩組推力球軸承能承受大的軸向載荷，兩組深溝球軸承能滿足浮選機長時間轉動精度的要求。此組合中各軸承的受力合理，安裝調試方便。在安裝時只要調整上端軸承的調整螺母就可以調整軸承間隙，使軸承處于合理的安裝狀態(tài)，軸承在長時間運轉時軸承溫度正常，浮選機運轉更加穩(wěn)定（見圖3）。

圖3 軸承體總裝

此種軸承組合設計在浮選機上的應用在國內是首次，使用效果優(yōu)良經此優(yōu)化的浮選機目前在我礦已經使用4年多，沒有發(fā)生任何故障，軸承也沒有更換。理論計算該軸承組合的使用壽命高達 10年以上。因此有效地解決了大型浮選機因軸承體發(fā)熱給設備運行帶來的故障難題，可以推廣使用。

4.2 主軸設計

主軸設計重點是改變兩軸之間的連接環(huán)節(jié)，新設計的主軸在法蘭連接之間增加了一錐形連接套。在兩軸連接時該連接套既能自動定位保證連接精度，又能承受主軸擺動的徑向力，使主軸不再發(fā)生連接失效。同時增加主軸安裝前的圓周平衡試驗來檢測主軸制造質量。為了使主軸平衡時不受外界干擾，設計了專用的平衡支架，在做主軸平衡時使主軸質量的重力偏心力矩小于等于0.2 Nm。經實際使用，主軸運轉十分平穩(wěn)，杜絕了主軸折斷事故。

針對主軸底部磨損問題，主軸設計時在底部增加設計了一耐磨底板零件，耐磨底板在使用時長期與礦漿介質接觸，能有效抵御礦漿的磨損，使用壽命長，同時當耐磨底板磨損到一定的厚度后可以更換，主軸主體不發(fā)生任何磨損，主軸的壽命成倍延長，主軸消耗成倍降低。主軸結構見圖4。

圖4 主軸

5 結 語

200 m3充氣機械攪拌式浮選機在我礦已投入運行10 a，在使用過程中發(fā)生過各種不穩(wěn)定狀況，備品配件消耗很大。經過我礦技術人員和設計單位、制造單位的共同努力和不斷探索，該設備的機械設計得到了系統(tǒng)優(yōu)化完善，軸承、主軸等配件的消耗大幅降低，同時選廠也真正掌握和了解了該設備的使用、維護，使其能發(fā)揮最大效能。目前，該大型浮選機在我礦運轉平穩(wěn)、可靠，工藝性能優(yōu)越，節(jié)能效果明顯，各項技術指標達到了設備的設計要求，也是國際同類設備中的最先進水平，適合在各類礦山推廣使用。今后將繼續(xù)在設備的自動化運行和控制方面進行探索，讓該設備成為選礦設備中的經典。