雙滾動軸承支承的大型水泥磨機的分析

李春光

（南寧廣發重工集團有限公司，廣西 南寧 530001）

南寧廣發重工集團有限公司在2009年下半年，根據廣西某水泥廠的技改項目要求，通過各方面的研究，決定開發大型滾動軸承Ф 4.2 m×14 m水泥磨機，采用雙滾動軸承取代傳統的滑動軸承支承方式。在此之前，國內外直徑Ф 3.2 m以上的水泥磨機，均采用滑動軸承支承方式。雙滾動軸承以滾動摩擦替代滑動摩擦，降低了傳動動力所消耗電能，響應了國家節能降耗的號召，為水泥廠創造更好的經濟效益與社會效益，開辟了大型水泥磨機的節能之路。

1 磨機的主要技術指標

筒體標稱（內徑×長度）：4200 mm×14420 mm；

筒體有效內徑×有效長度：

筒體轉速：～15.6 r/min；

研磨體裝填量：237 t；

最大給料粒度：≤5 mm；

生產能力：≥120～200 t/h(開流粉磨500號普通硅酸鹽水泥,入料粒度量5 mm以下，4900孔/cm2，篩余5%～8%；磨機配輥壓機或輥磨組成聯合粉磨系統，產量160～200 t/h磨機倉位，篦縫尺寸和研磨體級配要求調整）；

電動機功率：3550kW

設備總質量：399.9 t

2 工作原理及結構概述

本機用于圈流粉磨各種水泥熟料。磨內第一倉裝有中等直徑鋼球，對物料進行破碎兼研磨。第二倉裝有軋制鋼段，主要起研磨作用。

本機的主要特點，是在普通管磨機內部采用具有篩分功能的篩分雙隔倉板，其作用類似于選粉機，能將物料粗細分離，細料及時進入第二倉，粗料則返回第一倉繼續進行粉磨。

磨機是由傳動部份、活動端與固定端軸承部、進出料裝置及回轉部份所構成（如圖1）。

圖1 磨機構成示意圖

（1）傳動部份。包括電動機、中心傳動減速機、膜片聯軸器等。由繞線式電動機通過中心傳動減速機、膜片聯軸器帶動筒體回轉。

一般地，接地極線路的絕緣配置遠低于特/超高壓直流線路，將二者共塔架設在雷擊情況下存在發生直流線路雙極閉鎖的潛在風險。目前國內外學者對直線線路的耐雷性能和直流線路雙極閉鎖事故研究較多[1-6],但卻鮮有關于極導線與接地極線共塔架設線路的研究。文獻[3]雖然對±500 kV直流極線與接地極線同塔架設時引起的雙極閉鎖事故進行了分析，但尚未給出有效的反事故措施。

（2）進料裝置。主要包括進料斗、支架和密封裝置。

（3）回轉部分。是磨機的主體，整個粉磨作業過程，就是在這部分完成的。該部分由進、出料螺旋筒，進、出料中空軸，筒體，襯板及篩分雙隔倉板件組成。筒體用δ=48 mm，Q 235-B鋼板卷制焊接而成。筒體兩端焊有同類鋼板的平端蓋。采用此種結構，可以減小設備總質量,同時也可以保證中空軸的鑄造品質。在一倉和二倉中裝有高錳鋼波紋襯板，均是用螺栓將這些襯板固定在筒體上。襯板為了防止應力集中，螺栓沉孔采用橢圓形。

（4）固定端軸承部。由滾動軸承、軸承座和上蓋等主要零件組成。為保證兩中空軸線經常在一個軸線上，采用球面滾子的軸承，以保證自動調整和對中，軸承為滾動軸承，采用稀油站強制潤滑。為保證軸承部在正常溫度下進行工作，在軸承座中通以冷卻水進行冷卻。

（5）活動端軸承部。進料端的軸承部為活動軸承部，即軸承座與底座之間有一排可沿回轉中心軸作軸向滾動（如圖2）的輥子，當磨機受熱膨脹或冷卻收縮，可向一端自由伸縮。

圖2 活動端軸承部

（6）出料裝置。主要包括：出料罩、傳動接管（即出料管），回轉篩和排渣管組成。出料罩內包容一個傳動接管。接管一端與出料中空軸聯接，另一端與中心傳動減速機傳動膜片聯軸器相接。接管上開有3排24個孔，從中空軸內排出的物料經這些孔卸出。因此，接管又有出料管之稱。接管用鋼板卷制而成，是傳遞扭矩的重要零件。

（7）慢速轉動裝置。主要是在維修和篩、卸球時使用，以便能將筒體準確地停在任意需要的位置。

3 創新點

滾動軸承取代滑動軸承支承方式，也就以滾動摩擦替代滑動摩擦，降低了傳動動力所消耗電能。根據庫侖的靜摩擦定律

即臨界靜摩擦力的大小，與物體間的正壓力成正比。

如果要使物體動起來所需用的力P值為超過Fm時，所以動摩擦力

由此可見，當物體的壓力N一定時，要克服摩擦力使其運動起來所需用的力大小，與其摩擦系數有關；而滑動摩擦在有潤滑劑情況下的動摩擦系數為0.05～0.10，滾動摩擦的動摩擦系數為 0.01，按P=f′N計算，滑動軸承支承的P=0.05N，而滾動軸承支承的P=0.01 N。

所以滑動軸承支承的摩擦系數，是滾動軸承支承的摩擦系數的5倍。

以本臺設備所用主電機功率3550 kW計算，滾動軸承支承的水泥磨機每小時就少消耗電力

按摩擦系數的理論計算，節能降耗會很大。但現實受到各環境因素的影響，可能沒有節能降耗這么大。據不完全統計，已在小型磨機使用過滾動支承代替滑動支承，可以節能降耗約20%。

如果大型水泥磨先按節能降耗15%計，則1臺設備所用主電機功率3550 kW，每天就少耗電

每年則可以節電

全年節電支出約為

4 結束語

此大型水泥磨機為采用雙滾動軸承（內徑2250 mm）承支的國際、國內第一臺。目前已運行了6個月，各項設計指標均達到要求。全國有上千家水泥廠在用數千臺水泥磨機，如果都改為使用滾動支承，那么對節能降耗將起到巨大作用。

[1]成大先.機械設計手冊[K].北京:化學工業出版社,2005.

[2]胡仰馨.理論力學[M].上海:上海,1989.

[3]江旭昌.管磨機 [M].北京:中國建材工業出版社出版,1992.