滑履磨機新型支承裝置的設(shè)計及應(yīng)用

王國民，儀登偉，張海平，任鞠萍

1 引言

由于大型管磨機磨體施加在支承裝置上的載荷較大，造成主軸承結(jié)構(gòu)軸瓦發(fā)熱嚴(yán)重，同時，為了保障有足夠大的進出口直徑以滿足磨內(nèi)通風(fēng)的要求，現(xiàn)在支承裝置大多采用滑履支承結(jié)構(gòu)?；慕Y(jié)構(gòu)的磨體沒有中空軸，磨機通過筒體上的滑環(huán)架設(shè)在滑履軸承上，這樣就分流了載荷，且由于滑環(huán)的轉(zhuǎn)動線速度較高，在摩擦副間容易形成液體動壓潤滑，使用效果比較好。我公司之前已經(jīng)研發(fā)了單側(cè)四滑履支承管磨機并申請了專利，現(xiàn)針對越來越復(fù)雜的工況，對滑履支承結(jié)構(gòu)做了進一步優(yōu)化。

2 滑履軸承磨機新型支承結(jié)構(gòu)

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

滑履磨機的支承裝置包括滑履軸承和罩體單元（圖1、圖2），罩體單元通過法蘭依次連接成圓周形滑履罩體，對應(yīng)底部的兩個滑履軸承的罩體單元為一體式結(jié)構(gòu)，一體式結(jié)構(gòu)罩體單元與相鄰罩體單元的連接法蘭位于一體式結(jié)構(gòu)罩體單元側(cè)上方。一體式結(jié)構(gòu)罩體單元底部為凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽結(jié)構(gòu)底面上設(shè)置有調(diào)整螺栓?；炷粱A(chǔ)上設(shè)有一個與一體式結(jié)構(gòu)罩體單元相適應(yīng)的凹槽，土建施工量減少。整個滑履罩體在最低點沒有法蘭連接，避免了潤滑油發(fā)生泄露情況。

2.2 托瓦受力計算

根據(jù)多個項目的調(diào)試結(jié)果表明，滑履支承在靜態(tài)和動態(tài)情況下受力情況接近，本文以滑履支承在靜態(tài)下的受力情況進行分析計算。

兩滑履支承裝置托瓦受力情況（圖3）分析及計算如下：

圖1 新型滑履支承結(jié)構(gòu)

圖2 編號為A的局部放大圖

圖3 兩滑履支承結(jié)構(gòu)受力情況

圖4 四滑履支承結(jié)構(gòu)受力情況

式中：

F——滑履支承受到的壓力

R1——雙滑履軸承一個托瓦的支承力

R2——雙滑履軸承另一個托瓦的支承力

R1=R2，所以F=1.732R1

四滑履支承裝置托瓦受力情況（圖4）分析計算如下：

式中：F1、F2、F3、F4——四滑履軸承的各個托瓦受力通常情況F1=F2=F3=F4，所以F=3.3461F1，代入F=1.732R1后可得：

根據(jù)計算得知，相同的載荷狀態(tài)下兩滑履支承裝置單個托瓦受力是四滑履支承的1.932倍。采用四滑履支承裝置，可有效減少單個托瓦的面積，降低托瓦重量，筒體滑環(huán)受力更均勻合理，尤其適合大規(guī)格的磨機，應(yīng)用相似的原理甚至可以制造單支點5托瓦、6托瓦結(jié)構(gòu)的磨機，如圖5所示。

2.3 托瓦的改進

傳統(tǒng)兩支承滑履托瓦的長寬比大多在1.6～2.0之間，高壓啟動，低壓潤滑。這種結(jié)構(gòu)的托瓦，通常瓦體較大，且為了降低瓦溫、增加托瓦的強度，托瓦會很厚，造成在托瓦工作時瓦體上下部分溫差大，瓦體熱脹變形，托瓦和滑環(huán)接觸不理想，瓦溫高。因此，我們對托瓦進行了以下改進：

圖5 6托瓦支承結(jié)構(gòu)

（1）去掉托瓦旋入端的油盤，在托瓦上開設(shè)一個低壓油槽，保證低壓油和滑環(huán)接觸的寬度上均勻地形成油膜，如圖6所示。

圖6 開設(shè)低壓油槽的托瓦

（2）在磨機運轉(zhuǎn)期間，滑履支承潤滑油站高壓常開，但保持較小且合理的流量。

（3）中控室檢測各托瓦高壓的壓力及流量、瓦溫和冷卻水狀態(tài)。

（4）定位裝置和托瓦分開。

經(jīng)實踐證明，托瓦長寬比在1.2～1.5之間效果最佳。

2.4 滑履支承的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖7為三種調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，如A1方案所示，將調(diào)節(jié)支承做成一個液壓缸體和帶凹球面結(jié)構(gòu)的液壓缸桿，外部和高壓液壓站連接，用高壓液壓站調(diào)節(jié)托瓦高度，達(dá)到合適位置后鎖緊螺母；如A2方案所示，將托瓦下部用一個螺桿調(diào)節(jié)托瓦到合適高度后，將螺桿鎖緊定位；如A3方案所示，在托瓦支承桿下部放置一臺專用超薄型千斤頂，這樣可以方便地調(diào)整托瓦高度，以達(dá)到各個托瓦受力均勻。本文采用A3方案，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，可以達(dá)到較高的精度，在靜態(tài)或動態(tài)工況下，測量檢測各個托瓦的高壓管路壓力，能保證各支點壓差誤差穩(wěn)定在10%以內(nèi)，通常情況下誤差在5%以內(nèi)，各點受力近似相等。

2.5 定位裝置的改進

為了保證磨機支承受力合理，并克服隨磨機大型化帶來的越來越大的軸向推力，采用在筒體上焊接定位法蘭，在底座上安裝固定裝置對法蘭定位的方法。定位板和法蘭實際接觸面積與原來相比增大了2.5倍，同時在推力夾板上增加中壓潤滑油，在較高的軸向推力下減少摩擦阻力，增加定位的可靠性。圖8和圖9分別為定位夾板結(jié)構(gòu)圖及實際安裝位置圖。

3 自動化控制

（1）安裝了軸向運動監(jiān)測裝置，檢測磨機筒體軸向位移量及定位板是否有磨損，以便中控室適時監(jiān)控并及時作出調(diào)整。

圖7 三種支承的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)

圖8 定位夾板

圖9 定位裝置安裝位置

圖10 高壓壓力及流量監(jiān)測裝置

（2）安裝了高壓壓力和流量監(jiān)控裝置（圖10），對磨機支承裝置的各個托瓦的高壓和低壓潤滑油流量及高壓壓力進行監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)反饋到中控室，以方便磨機維護。如，在排除液壓潤滑站的影響后，若磨機滑履軸承潤滑站全部托瓦高壓油壓變化＞0.3MPa，可斷定磨內(nèi)物料或研磨體變化較大，需要調(diào)整。若進料端或出料端單個托瓦高壓油壓變化超過該端高壓平均值的10%時，需要調(diào)整該托瓦。

（3）托瓦的冷卻水管路上安裝有電動流量閥，當(dāng)瓦溫＞60℃時，開啟冷卻水降溫，達(dá)到70℃時，冷卻水流量達(dá)到最大，溫度再升高則潤滑油站的高壓和低壓流量也相應(yīng)地開啟到最大，以保證磨機正常運轉(zhuǎn)，當(dāng)瓦溫達(dá)到上限時，啟動停機程序。

4 結(jié)語

滑履磨機適應(yīng)物料能力強，能滿足磨蝕性強的物料及超高比表面積要求的水泥的粉磨。應(yīng)用四滑履支承結(jié)構(gòu)及其他改進措施，能夠有效地降低磨機運行中克服摩擦力所消耗的功耗，使托瓦溫度從70℃甚至80℃降低到了不足60℃，同時軸瓦受力均勻，增大了支承能力，保證了磨機連續(xù)穩(wěn)定的運行。■