傳統長筒球磨機筒體軸承的改造及應用
河北某礦業有限公司選礦廠是在民營企業選礦廠的基礎上改擴建而成，經過多次改造，形成兩段半閉路破碎篩分，三段兩閉路磨礦，四段磁選的階段磨選工藝流程。磨礦處理能力3000t/d左右，鐵精粉產量1100t/d左右，鐵精粉品位為55%~56%。目前，該公司選礦廠磨礦設備主要為傳統長筒球磨機，該球磨機是水泥行業常用的滑動軸承球磨機。
其中，軸承的主要功能是支撐球磨機旋轉筒體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度?；瑒虞S承球磨機傳動阻力大，電耗高，故障率高，維修費用高。因此，為降低滑動軸承所帶來的安全隱患，實現降本增效的目的，需要對球磨機的軸承部位進行改造，裝配承載量大、且在運行中能承受較大沖擊載荷的重載調心滾子軸承，優化傳動形式，提高球磨機效率。
1 傳統長筒球磨機存在的問題
該公司選礦廠選礦流程中有三段磨選，共使用6臺球磨機。一段磨礦使用2臺MQY2200×8000型長筒球磨機，二段、三段磨礦均使用2臺MQY1830×8000型長筒球磨機。6臺球磨機主軸均為滑動軸承，采用巴氏合金澆鑄，已使用多年。由于滑動軸承球磨機本身結構的限制，在使用過程中存在以下問題：
?。?）摩擦系數大，電耗高。球磨機總裝機容量為1740kW，占選礦廠總用電量的58.6%，占該公司總用電量的36.1%。
（2）密封效果差。由于工作環境較差，礦漿容易進入球面瓦內，造成球面瓦過度磨損，甚至出現燒瓦現象。
（3）滑動軸承采用稀油潤滑，用油量大，又由于工作環境較差，需要頻繁換油，因此用油成本較高。
（4）由于工作環境較差，球面瓦磨損較快，備件成本高，一旦發生燒瓦現象，或球面瓦磨損嚴重，則需要更換球面瓦，而更換球面瓦，需刮研、磨合，費時費力。
2 球磨機軸承改造及應用
2.1技改思路
?。?）球磨機是一種大型重載低轉速設備，整個滾筒及物料的重量都作用于滑動軸承上，由于在滾筒滾動的過程中，物料會在滾筒中上下沖擊，從而對軸承產生一定的沖擊載荷，使得軸承磨損加劇，導致滑動軸承的傳動效率降低。
在滑動軸承的使用過程中，容易出現滑動軸承失效的現象，其發生的主要原因有以下3種：
①在軸瓦制造過程中，易出現軸瓦中含有氣孔、裂紋及砂眼等問題；
?、诎惭b不當；
?、蹪櫥划數仍斐傻幕瑒虞S承磨損加速，影響傳動效率。
滑動軸承所帶來的摩擦功耗占磨機裝機容量的17%~22%，刮瓦費時繁瑣，日常維護費用高。
?。?）球磨機摩擦力矩是多種因素綜合作用的結果，其包括滾動摩擦、滑動摩擦及固體間摩擦和潤滑劑的黏性阻力等。由于滾動軸承相較于滑動軸承接觸面積較小，從而在傳動摩擦功耗上僅為滑動軸承的九分之一，因此選用滾動軸承來替代滑動軸承具有良好的經濟效益。
同時，采用滾動軸承替代滑動軸承能夠極大地減少滑動軸承軸瓦的更換次數，減少球磨機停機時間，從而提高球磨機的設備運轉率。而且，相較于滑動軸承，滾動軸承在管理維護方面更為方便。由于球磨機是低速重載設備，在轉動時轉筒部分會由于受熱而引起軸向竄動。因此，選用雙列重載調心滾子軸承能夠滿足球磨機的需要。
2.2改造方案
球磨機軸承改造需要對進料端端蓋和進料口、出料端端蓋和出料口進行改造，以滿足軸承的安裝需要。由于球磨機的中空軸安裝在進料端蓋和出料端蓋上，這就意味著軸承也分別安裝在進出料端蓋上，在改造時需要保持軸承安裝的中心位置不變，將安裝軸承部位設計為上差，安裝定位套處設計為下差，同時在進出料端蓋空隙處進行密封。
具體改造方案分為2步：
一段磨礦球磨機對筒體和軸承同時改造；二段、三段磨礦球磨機只對軸承進行改造。
2.2.1 MQY2200×8000型長筒球磨機
一段磨礦采用MQY2200×8000型長筒球磨機，改造過程中，保持電氣控制、拖動、傳動系統、設備基礎等不變，僅對現有球磨機筒體和大齒圈進行改造。
?。?）中空軸法蘭。保持中空軸設計不變，將中空軸連接小端蓋改造為筒體法蘭式大端蓋。增加連接法蘭的扭矩承受力，解決原小端蓋連接扭矩承受力不足，連接螺絲頻繁斷裂，漏礦漿，磨損機體等問題。
?。?）滾動軸承。將滑動軸承改造為重載調心滾子軸承，在新制作筒體法蘭式大端蓋的中空軸上過盈整體壓制調心滾子軸承。
?。?）軸承座。制作新的軸承座，將球面瓦改造為與重載調心滾子軸承相配合的外圈結構。其中，傳動結構在出料端，所以將出料端軸承座設計為定位軸承座；將球磨機的膨脹間隙設置在進料端。因此，進料端軸承座的軸承外圈需設計有30mm的活動間隙。
（4）滾動軸承潤滑。重載調心滾子軸承潤滑采用3號鋰基脂。
?。?）滾動軸承密封。由于重載調心滾子軸承采用甘油潤滑，軸承在運行中溫度不高，因此采用毛氈密封。
2.2.2 MQY1830×8000型長筒球磨機
二段、三段磨礦采用MQY1830×8000型長筒球磨機，改造過程中，保持電氣控制、拖動、傳動系統、設備基礎等不變，對現有球磨機的筒體和大齒圈進行改造。
?。?）中空軸法蘭。由于MQY1830×8000型長筒球磨機的中空軸連接端蓋可承受負荷扭矩，因此考慮不改動中空軸法蘭結構。
（2）滾動軸承。將滑動軸承改造為重載調心滾子軸承，滾動軸承內圈制作為雙面圓環式漲緊套，由雙頭螺絲兩頭緊固，張緊軸承內圈與中空軸的配合。球面瓦改為與滾動軸承相配合的軸承外圈結構。
（3）軸承座。制作新軸承座，將球面瓦改為與重載調心滾子軸承相配合的外圈結構。其中，傳動結構在出料端，因此將出料端軸承座設計為定位軸承座；將球磨機的膨脹間隙設置在進料端。因此，進料端軸承座的軸承外圈需設計有30mm的活動間隙。
（4）滾動軸承潤滑。重載調心滾子軸承潤滑采用3號鋰基脂。
（5）滾動軸承密封。由于重載調心滾子軸承采用甘油潤滑，軸承在運行中溫度不高，因此采用毛氈密封。
2.3改造效果
球磨機軸承改造所需部件由球磨機制造單位加工制作，工期2個月，完成后由該公司選礦廠自行安裝，一次性試車成功，正常投入使用。經工業應用取得了以下的效果：
?。?）提高生產能力，增加企業效益。一段磨礦球磨機端蓋改造完成后，其處理能力提高3%左右，每天多處理礦石約75t，多產鐵精粉約30t，增加效益約1.05萬元，年增加效益約346萬元。
（2）從節能角度看，改造后，僅一段、三段磨礦4臺球磨機每天節約用電2175kW·h，年節約用電720000kW·h。
?。?）將球磨機主軸承由老式的滑動軸承改造為重載調心滾子軸承，由于設備運轉的摩擦系數降低，設備啟動電流下降20%，運行電流下降8%，節約用電8%，這樣僅一段、三段磨礦4臺球磨機每天節約用電約2175kW·h，節約電費約1087.2元，年節約電費約35.87萬元。
?。?）重載調心滾子軸承節省潤滑油?；瑒虞S承球磨機由于主軸摩擦系數大，運行溫度高，潤滑油老化快，使用時間短，一般半年更換1次；重載調心滾子軸承球磨機由于主軸摩擦系數小，運行溫度低，潤滑油老化慢，采用甘油潤滑，年節約油料消耗80%，年節約費用4.6萬元。
（5）重載調心滾子軸承使用壽命長，節省檢修、維護費用。解決滑動軸承易燒瓦造成停產的問題，降低故障率?；瑒虞S承的使用壽命為1~2a，改為重載調心滾子軸承后，使用壽命可延長至8~15a，節省費用約5萬元/a。
3 結論
?。?）重載調心滾子軸承在該公司選礦廠球磨機上的成功應用，達到了節省電費、減少維護保養費用、提高處理能力、提高設備運轉率的目的，經濟效益十分顯著。
?。?）在國家大力提倡節能降耗的情況下，對球磨機這一高耗能設備進行滾動軸承的改造，提高了球磨機的傳動效率，降低了球磨機的電能消耗，為國家節約能源的同時，也為企業帶來了可觀的經濟效益。
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