滑履磨機新型支承裝置的設計及應用

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，造成主軸承結構軸瓦發熱嚴重，同時，為了保障有足夠大的進出口直徑以滿足磨內通風的要求，現在支承裝置大多采用滑履支承結構。滑履結構的磨體沒有中空軸，磨機通過筒體上的滑環架設在滑履軸承上，這樣就分流了載荷，且由于滑環的轉動線速度較高，在摩擦副間容易形成液體動壓潤滑，使用效果比較好。我公司之前已經研發了單側四滑履支承管磨機并申請了專利，現針對越來越復雜的工況，對滑履支承結構做了進一步優化。

2 滑履軸承磨機新型支承結構

2.1 整體結構設計

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，對應底部的兩個滑履軸承的罩體單元為一體式結構，一體式結構罩體單元與相鄰罩體單元的連接法蘭位于一體式結構罩體單元側上方。一體式結構罩體單元底部為凹槽結構，凹槽結構底面上設置有調整螺栓。混凝土基礎上設有一個與一體式結構罩體單元相適應的凹槽，土建施工量減少。整個滑履罩體在最低點沒有法蘭連接，避免了潤滑油發生泄露情況。

2.2 托瓦受力計算

根據多個項目的調試結果表明，滑履支承在靜態和動態情況下受力情況接近，本文以滑履支承在靜態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 新型滑履支承結構

圖2 編號為A的局部放大圖

圖3 兩滑履支承結構受力情況

圖4 四滑履支承結構受力情況

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：

根據計算得知，相同的載荷狀態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，筒體滑環受力更均勻合理，尤其適合大規格的磨機，應用相似的原理甚至可以制造單支點5托瓦、6托瓦結構的磨機，如圖5所示。

2.3 托瓦的改進

傳統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。這種結構的托瓦，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托瓦支承結構

（1）去掉托瓦旋入端的油盤，在托瓦上開設一個低壓油槽，保證低壓油和滑環接觸的寬度上均勻地形成油膜，如圖6所示。

圖6 開設低壓油槽的托瓦

（2）在磨機運轉期間，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。

（4）定位裝置和托瓦分開。

經實踐證明，托瓦長寬比在1.2～1.5之間效果最佳。

2.4 滑履支承的調節結構設計

圖7為三種調節結構，如A1方案所示，將調節支承做成一個液壓缸體和帶凹球面結構的液壓缸桿，外部和高壓液壓站連接，用高壓液壓站調節托瓦高度，達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節托瓦到合適高度后，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，這樣可以方便地調整托瓦高度，以達到各個托瓦受力均勻。本文采用A3方案，結構簡單，調節方便，可以達到較高的精度，在靜態或動態工況下，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定在10%以內，通常情況下誤差在5%以內，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分別為定位夾板結構圖及實際安裝位置圖。

3 自動化控制

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

圖7 三種支承的調節結構

圖8 定位夾板

圖9 定位裝置安裝位置

圖10 高壓壓力及流量監測裝置

（2）安裝了高壓壓力和流量監控裝置（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控，并將數據反饋到中控室，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，可斷定磨內物料或研磨體變化較大，需要調整。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，需要調整該托瓦。

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

4 結語

滑履磨機適應物料能力強，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。應用四滑履支承結構及其他改進措施，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，保證了磨機連續穩定的運行。■