管磨機(jī)主軸承潤滑油的選擇及報警溫度的確定
2011-02-14 00:00
引言
長期以來,關(guān)于球磨機(jī)主軸承、滑履軸承(本文主要以磨機(jī)主軸承為例)潤滑油的選擇,在不少磨機(jī)技術(shù)文件中注明:冬用油N100(或HJ-50);夏用油N150(或HJ-90)。顯然,上述用油的選擇依據(jù)的環(huán)境溫度。其實,選擇油品不僅和環(huán)境溫度有關(guān),而且和磨機(jī)內(nèi)粉磨物料的溫度和冷卻水的溫度等因素有關(guān)。而且我國幅員遼闊,各地冬季不完全一樣,若按上述標(biāo)準(zhǔn)選擇潤滑油,磨機(jī)用戶便得不到使用要領(lǐng),難以適從。
有文件中還規(guī)定主軸承的瓦溫不得超過60-65℃,否則要報警及斷開主電動機(jī)。因此在實際生產(chǎn)中,當(dāng)磨機(jī)軸瓦溫度超過上述值時,不少廠采用加大磨機(jī)主軸承稀油站的規(guī)格,增加軸瓦冷卻水的流量的方法,甚至在軸瓦軸承合金中鋪設(shè)冷卻水,以達(dá)到降溫的目的。如果實在不行,則將磨機(jī)開開停停,該做法直接影響了生產(chǎn)。
本文通過對潤滑油的特性以及影響磨機(jī)軸瓦溫度的各個方面進(jìn)行分析。認(rèn)為應(yīng)綜合考慮確定軸瓦溫度。
1. 合理選擇油的粘度保障主軸承正常運轉(zhuǎn)
目前,現(xiàn)代化的磨機(jī)軸承都采用高壓油靜壓起動,形成靜壓油膜,而運轉(zhuǎn)時則產(chǎn)生動壓油膜。不管怎樣,軸、軸瓦之間必須要有具有一定承載能力、一定厚度的油膜存在,將兩者隔開。
要形成具有足夠承載能力的油膜,油的粘度是至關(guān)重要的。潤滑油必須具備合適的粘度,粘度過小,油在巨大壓力下被擠出,失去了油膜,運轉(zhuǎn)的軸和軸瓦便會發(fā)生金屬摩擦,燒瓦現(xiàn)象即刻發(fā)生。若油的粘度過大,油不易流入配合間隙,同樣也會發(fā)生金屬接觸,燒瓦同樣發(fā)生,因此,選擇合適的潤滑油粘度是保障磨機(jī)主軸承正常運轉(zhuǎn)的重要因素。
2. 選擇潤滑油粘度的三要素
油粘度的選擇和軸承比壓、中空軸線速度和油溫三要素有關(guān)。
軸承的比壓越大,需要油的粘度應(yīng)越大,這樣可提高油膜的承載能力;軸的線速度越高,油膜越容易形成,粘度可適當(dāng)降低;油溫越高,潤滑油變稀,油膜承載能力便下降,因此要用粘度稍高的油。反之亦然。
就磨機(jī)主軸承而言,其軸承比壓是在1.6~1.9N/mm2范圍內(nèi);線速度是在1.2- 3.6m/s范圍內(nèi),一旦磨機(jī)已經(jīng)投入運行,比壓和線速度已經(jīng)不能改變,是一常數(shù),因此影響粘度的只能是油溫這個要素。這里必須指出,磨機(jī)主軸承的油溫是指埋設(shè)在軸瓦中的端面熱電阻的溫度,因為它非常接近軸承摩擦中的油溫。
3. 影響磨機(jī)主軸瓦溫度的因素
3.1 摩擦產(chǎn)生熱的影響
中空軸和軸瓦相對轉(zhuǎn)動,摩擦生熱,嚴(yán)格地說是兩者之間的油膜受剪切而產(chǎn)生的熱量,使軸承溫度升高,其數(shù)值相對較小。
3.2 受研磨體粉碎物料時產(chǎn)生熱量的影響
磨機(jī)在運轉(zhuǎn)時,研磨物料的功僅占總能耗的一小部分,而大部分能量都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎吐暷?。為此,物料在獲得大量熱量,流經(jīng)出料中空軸或滑環(huán)時,熱量就傳遞給軸瓦。例如,裝有磨內(nèi)噴水裝置的水泥磨出料溫度為120℃左右。若無噴水裝置,而進(jìn)磨熟料又未充分冷卻時,出磨物料可達(dá)160℃以上。如此高溫度的物料源源不斷地流經(jīng)中空軸及滑環(huán),具有極大的熱容量,會使主軸承瓦溫大幅度上升,此時軸瓦溫度可高達(dá)70~80℃或更高。
物料傳遞給主軸瓦的熱量,促使軸瓦溫升的比例是最大的。
3.3 受磨機(jī)類型的影響
由于磨機(jī)類型不同,對軸瓦溫升的影響是不同的。
濕法原料磨加入的是料漿,磨內(nèi)溫升不高,出料主軸承的瓦溫是最低的;水泥磨出料主軸瓦的溫度是最高的;烘干原料磨及風(fēng)掃煤磨在進(jìn)料的同時還要通熱風(fēng),若用窯尾廢氣烘干物料,進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)350℃;若用輔助熱風(fēng)爐,入磨氣體溫度達(dá)450℃。這樣進(jìn)料主軸承的溫度較一般的磨機(jī)要高。
濕法原料磨加入的是料漿,磨內(nèi)溫升不高,出料主軸承的瓦溫是最低的;水泥磨出料主軸瓦的溫度是最高的;烘干原料磨及風(fēng)掃煤磨在進(jìn)料的同時還要通熱風(fēng),若用窯尾廢氣烘干物料,進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)350℃;若用輔助熱風(fēng)爐,入磨氣體溫度達(dá)450℃。這樣進(jìn)料主軸承的溫度較一般的磨機(jī)要高。
3.4 受磨機(jī)結(jié)構(gòu)的影響
磨機(jī)進(jìn)、出料螺旋筒(錐套)和中空軸之間設(shè)有隔熱層,為的是減少物料傳遞到中空軸乃至軸瓦上的熱量。有的磨機(jī)隔熱層很薄(圖1),有的磨機(jī)隔熱層較厚(圖2)。對于水泥磨出料主軸承而言,希望有較厚的隔熱層來阻隔熱量的傳遞。
又如滑履軸承,挑出筒體外的滑環(huán)(圖3),因為遠(yuǎn)離物料,溫度較低。而焊接滑環(huán)(圖4),因為貼近物料,它和襯板之間又無隔熱層,因此軸瓦的溫度是最高的,最高可達(dá)85~90℃。
3.5 受磨機(jī)周圍環(huán)境溫度的影響
磨機(jī)周圍環(huán)境溫度也影響軸瓦的溫度。例如季節(jié)、地埋位置,甚至包括車間的通風(fēng)程度等。筆者曾見過某水泥廠,煤磨無廠房,直接被放置在回轉(zhuǎn)窯旁,環(huán)境溫度極高,磨機(jī)工況十分惡劣,在這種情況下環(huán)境溫度對瓦溫的影響因素急劇增加。
3.6 主軸承冷卻水溫及冷卻水量的影響
磨機(jī)主軸承用水包括兩個方面,一是主軸瓦內(nèi)的竄水,二是主軸承稀油站中水冷卻器用水。
冷卻水的水溫及水量對瓦溫影響也是較大的,尤其是水溫。因為水源有所不同,有的廠用河水或湖水,有的廠用地下水,因此冷卻水的入水溫度是有差別的。水溫也受季節(jié)的影響。某一水泥廠地處太湖邊,在炎熱的夏季太湖淺水區(qū)的水已被曬得發(fā)燙,根本起不到冷卻水的作用,此時軸瓦溫度就會上升。反之,用地下水降溫效果就十分明顯。
誠然,當(dāng)瓦溫偏高,冷卻水入水溫度又不能改變時,加大水量進(jìn)行降溫也是可取的。
3.7 外設(shè)稀油站的影響
磨機(jī)主軸承稀油站有兩個作用。第一,供給建立動壓油膜所需的油量;第二,帶走多余的熱量,給軸瓦降溫。通常,使主軸承形成動壓油膜的油量約6~10L/min就夠了,而FLS公司用的是16L/min。我國通常用25L/min,有的甚至于用到45L/min。這里便包含了帶走熱量所需要的潤滑油量。
4 磨機(jī)主軸承潤滑油的選擇及報警溫度的確定
綜上所述,影響磨機(jī)主軸承正常運轉(zhuǎn)的條件是:是否建立起具有支承能力的油膜,而油膜和油的粘度有關(guān),而油粘度直接受油溫即瓦溫的影響。因此選擇什么牌號的油關(guān)鍵是在瓦溫這個因素上。
我國工業(yè)用潤滑油是以該油在40℃時的運動粘度為牌號的。如N320是指該油在40℃時的運動粘度為320mm2/s。當(dāng)然,在磨機(jī)運轉(zhuǎn)時,軸承摩擦副中的油溫并非40℃,而是工況溫度。此時的粘度并非320mm2/s,而是某一特定的值。該值可以通過粘溫曲線圖查得。
一般礦物油,粘度指數(shù)為95時,40℃時的粘度和100℃時的運動粘度對應(yīng)值約為表1。
表1 40℃和100℃下的運動粘度對應(yīng)值 mm2/s
注: 表中粘度是一個平均值,對不同的油品都應(yīng)有和一個粘度范圍。
根據(jù)生產(chǎn)實踐,軸瓦溫度和主軸承用油牌號之間的關(guān)系如表2所示。
表2 主軸承用油牌號、油溫(瓦溫)范圍和主電動機(jī)斷開溫度之間的關(guān)系
注:報警信號可以和主電動機(jī)斷開同步發(fā)生,也可以提前5℃報警。
雙滑履的焊接滑環(huán)由于和襯板直接接觸,瓦溫是最高的,潤滑油的牌號及報警溫度還需增加。
判斷一臺新磨機(jī)應(yīng)使用哪一種油,應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、冷卻水溫度及流量、粉磨物料的溫度、磨機(jī)的型式等等因素來綜合判斷軸瓦可能處在的溫度范圍,然后選擇某種牌號的潤滑油。在生產(chǎn)實踐中再加以調(diào)整,生產(chǎn)穩(wěn)定后使用潤滑油的牌號便固定下來了。
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