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辊压机轴承润滑选择及润滑系统现场管理与优化

更新时间:2015-07-14

许  方

(西班牙老鹰公司中国代表处,广东 广州 510600)

摘 要:针对辊压机轴承的运行特点进行正确的油脂选择,延长轴承的寿命,确保生产的连续运行;针对水泥粉磨现场污染杂质的影响对润滑系统进行改善。

关键词:辊压机;对辊轴承;润滑剂;润滑系统;故障;优化与维护

中图分类号:TH117.2   文献标识码:B   文章编号:1671-0711(2015)07-0069-03



一、辊压机工作原理

辊压机工作原理如图1所示,当其工作时,两根压辊水平相向转动,同时被施加巨大的水平挤压力,对通过其间的物料进行高压料层粉碎,被封闭的物料层在被迫向下移动的过程中所受挤压力逐渐增至足够大,直至被粉碎且被挤压成密实料饼从机下排出。




二、辊压机轴承运行条件分析

轴承作为辊压机的主要支承部件,处于低速、冲击重载且有较强振动的工作条件下运行。因此辊压机轴承一般选用大型双列调心球面滚子轴承作为对辊支承,它不仅承载能力大,还能在重负荷下,当辊轴有一定程度歪斜时,保证轴承座孔的同心。从辊压机的工作原理可看出其对辊轴承的恶劣运行条件:由液压系统提供的挤压力达到数百甚至上千吨,轴承承受不断变化的巨大冲击载荷。在该工况条件下,辊压机轴承摩擦副处于典型的混合摩擦范围。同时,轴承还面临水泥厂粉磨现场严重的粉尘的威胁。因此,在这种运行条件下,油脂选择、现场管理的缺失以及设备操作的不当,都可能导致轴承的损伤甚至报废。如何从选油及污染控制方面入手,最大程度地避免轴承磨损、报废、润滑系统故障等问题的出现,意义重大。

三、选择合适的油脂

为辊压机轴承选择合适的油脂呢可参照SKF轴承寿命公式:

Lna=a1·askf/p

式中:Lna——SKF额定寿命;

a1——轴承的可靠性系数;

askf——SKF轴承寿命修正系数;

——额定动载荷;

——当量动载荷;

p——寿命计算指数,对于滚子轴承取10/3。

从SKF轴承寿命公式可以看到轴承的可靠性系数a1以及额定动载荷和当量动载荷/p已定的情况下,轴承的寿命取决于askf寿命修正系数。而askf(黏度比,也叫卡帕系数)以及η c油脂污染系数相关。其中黏度比系数=/ 1。其中为润滑剂实际工作黏度(图2);1为形成润滑所需最小黏度mm2/s(图3)。




值的意义:≥4,全油膜润滑;<4,混合摩擦(需添加抗磨损添加剂);=1,可实现轴承目录上注明的基本寿命;<0.4,混合摩擦并伴有很大部分的摩擦表面直接接触(含EP添加剂或固体润滑剂)。

以轴承241/560BK30.MB为例,内径560mm,外径920mm,则m=560+920/2=740mm。转速20r/min时,通过图3可大致获得该轴承运行时形成润滑的最小黏度1约为150mm2/s,通常辊压机轴承的实际运行温度约55℃,通过 图2可大致得出:如需使=4,那么在55℃时实际运行黏度约600mm2/s左右,而对应40℃时油脂基础油黏度约为1000~1500mm2/s为佳。

在确定油脂的基础油黏度范围后,仍需考虑油脂的抗磨、抗极压性能;稠化剂的抗剪切性能;冬夏季的泵送性能等因素。针对轴承运行工况,建议如下。

1.足够高的四球焊接负荷Pd,建议在400kg以上。

2.含有一定比例的固体添加剂以增强承载能力以及紧急润滑功能。

3.基础油黏度范围1000~1500mm2/s之间。

4.合适的稠度,以适应不同地区或不同季节的泵送需求。

表1为业内应用最成熟的3种辊压机专用油脂典型参数,其基础油黏度范围选定1000~1500mm2/s,四球焊接负荷d≥400kg,均含有一定比例的固体润滑剂。在选择油脂时可加以参照。




四、润滑系统现场管理问题

众所周知,水泥粉磨车间粉尘问题严重。对于润滑系统的粉尘污染不闻不问或者习以为常的现象,在我国水泥粉磨现场是非常常见的一种现象。那么,粉尘污染会给轴承带来怎样的危害呢?在SKF寿命公式中,轴承的寿命取决于askf寿命修正系数。而askf除了与(黏度比,也叫卡帕系数)有关外,非常重要的,还与η c油脂污染系数相关。η c选择见表2。




由表2可见,污染对轴承寿命影响巨大。污染程度越高,则askf系数就越小,轴承的寿命就越短,轴承寿命可能缩短数倍以上。

就国内大多水泥厂粉磨车间辊压机轴承的运行条件而言,其η c值位于轻度污染—常见污染—严重污染之间。江苏某水泥厂辊压机母分配器卡死,通过现场考察发现,高压油泵周边粉尘污染异常严重,且没有补给泵向高压油泵泵桶内补脂,全部为现场人工从原装油桶中挖出后放入泵桶。在这个补充油脂的过程中,大量的粉尘进入油泵,最终进入到分配器,甚至轴承内部,导致轴承损伤。

目前国产辊压机轴承润滑系统绝大多数为单线集中润滑系统,该系统的主要特点是:润滑可靠,管路简单,容易实现自动控制。适用于润滑点分布面积不大的场合。其原理如图4所示。




由图4可知,补脂泵开启,将油脂从油桶泵送至高压干油泵,然后油脂经过高压干油泵到达母分配器,然后由母分配器均匀地将油量分为两路,各路通过单向阀将油送至子分配器,子分配器将油脂按各润滑点的需用量进行再分配后送到各润滑点。其泵的组合形式如下。

1.双泵组合1。补给泵和高压油泵。必须人工从油桶往补油泵自带的储油桶中补充油脂。风险为:开启油桶时粉尘进入油桶;铲油工具上污染介质进入;开盖补油时由于泵自身过重(50kg),操作人员无法单人抽起泵体,导致泵体接触地面污染。

2.双泵组合2。补给泵和高压油泵。补油泵以油脂桶作为油桶,桶内油脂抽完后直接带桶更换。风险为:由于泵自身过重(50kg),操作人员无法单人抽起泵体,导致泵体接触地面造成污染;开盖过程中,桶盖表面粉尘进入桶内导致污染。

3.仅高压油泵。必须人工从油桶往高压泵桶中补充油脂。风险为:打开高压泵桶盖时粉尘落入泵桶内;开启油桶时粉尘进入油桶;铲油工具上污染介质进入。

水泥厂辊压机现场3种组合均可能在补油过程中造成污染物的进入,最终导致分配器或者轴承损伤。

五、改善方式

针对目前辊压机轴承润滑系统以及国内水泥厂现场管理的现状,在此提出如下的改善方式。

1.从以上的油脂补充及泵送方式来看,外界污染物进入润滑系统均在补充油脂、开启桶盖的过程中发生。因此在操作过程中需要非常注意各个泵桶表面的清洁。参照国外辊压机,如洪堡、伯利休斯等设备,其轴承脂有专属的油站(独立的封闭的空间),更换油桶、补油、以及泵的动作均在油站内完成。这样,就能最大程度地隔绝了粉磨现场粉尘的影响

2.如现场无条件建设独立的油站空间,则建议采用第二种组合(以油桶作为补油泵的储油桶,泵完即换)的组合方式,减少油脂补充过程的污染。同时需要在对高压油泵以及补油泵桶盖用塑料布进行覆盖防护,必须保持其高度的清洁。

3.最优的解决方案建议放弃目前的润滑系统,采用气动泵插入油桶内,把油脂直接泵送到母分配器。(泵与桶最好放入独立封闭的油站内,或者建造1个柜子,把泵、桶放入)。可简化润滑系统,提高系统可靠性,最大程度地避免补油、换桶过程中发生污染。同时制作简易的桶泵提升机构,在换油桶时可轻松地把泵及桶盖提升,然后更换新的油桶。如图5(气动泵+提升装置)、6(气动泵+提升装置+独立油站)所示。




4.对分配器进行必要的防护,如加装保护罩壳,避免出现分配器完全被结硬的粉尘覆盖,感应开关被卡死现象的出现,导致信号无法传递,致使泵无法接收到停止的信号。造成严重的浪费以及经济损失。

5.现场操作建议:(1)油脂桶无论在入库时或者从库里面领取到现场后,都需要对油桶进行必要的清洁,尤其是需要人工的方式补充油脂到高压油泵桶里面的时候。(2)在进行泵桶或者油桶开盖操作时,必须要对所有的桶盖以及周边进行彻底的清洁。而且整个补油需要尽快完成。(3)人工补油工具必须为专用的工具,并且操作前需要彻底的清理。

参考文献:

[1]SKF(中国)有限公司.SKF轴承综合型录[Z].2008.

[2]赵怡德,汤玉.精确计算辊压机轴承寿命[J].2004.4.

(收稿日期:2015-06-15)



 

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