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河北某礦業(yè)有限公司選礦廠是在民營(yíng)企業(yè)選礦廠的基礎(chǔ)上改擴(kuò)建而成，經(jīng)過(guò)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(chǎn)量1100t/d左右，鐵精粉品位為55%~56%。目前，該公司選礦廠磨礦設(shè)備主要為傳統(tǒng)長(zhǎng)筒球磨機(jī)，該球磨機(jī)是水泥行業(yè)常用的滑動(dòng)軸承球磨機(jī)。

　　其中，軸承的主要功能是支撐球磨機(jī)旋轉(zhuǎn)筒體，降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。滑動(dòng)軸承球磨機(jī)傳動(dòng)阻力大，電耗高，故障率高，維修費(fèi)用高。因此，為降低滑動(dòng)軸承所帶來(lái)的安全隱患，實(shí)現(xiàn)降本增效的目的，需要對(duì)球磨機(jī)的軸承部位進(jìn)行改造，裝配承載量大、且在運(yùn)行中能承受較大沖擊載荷的重載調(diào)心滾子軸承，優(yōu)化傳動(dòng)形式，提高球磨機(jī)效率。

　　1　傳統(tǒng)長(zhǎng)筒球磨機(jī)存在的問(wèn)題
　　該公司選礦廠選礦流程中有三段磨選，共使用6臺(tái)球磨機(jī)。一段磨礦使用2臺(tái)MQY2200×8000型長(zhǎng)筒球磨機(jī)，二段、三段磨礦均使用2臺(tái)MQY1830×8000型長(zhǎng)筒球磨機(jī)。6臺(tái)球磨機(jī)主軸均為滑動(dòng)軸承，采用巴氏合金澆鑄，已使用多年。由于滑動(dòng)軸承球磨機(jī)本身結(jié)構(gòu)的限制，在使用過(guò)程中存在以下問(wèn)題：

　　（1）摩擦系數(shù)大，電耗高。球磨機(jī)總裝機(jī)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(huán)境較差，礦漿容易進(jìn)入球面瓦內(nèi)，造成球面瓦過(guò)度磨損，甚至出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象。

　　（3）滑動(dòng)軸承采用稀油潤(rùn)滑，用油量大，又由于工作環(huán)境較差，需要頻繁換油，因此用油成本較高。

　　（4）由于工作環(huán)境較差，球面瓦磨損較快，備件成本高，一旦發(fā)生燒瓦現(xiàn)象，或球面瓦磨損嚴(yán)重，則需要更換球面瓦，而更換球面瓦，需刮研、磨合，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
　　2　球磨機(jī)軸承改造及應(yīng)用
　　2.1技改思路

　　（1）球磨機(jī)是一種大型重載低轉(zhuǎn)速設(shè)備，整個(gè)滾筒及物料的重量都作用于滑動(dòng)軸承上，由于在滾筒滾動(dòng)的過(guò)程中，物料會(huì)在滾筒中上下沖擊，從而對(duì)軸承產(chǎn)生一定的沖擊載荷，使得軸承磨損加劇，導(dǎo)致滑動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率降低。

　　在滑動(dòng)軸承的使用過(guò)程中，容易出現(xiàn)滑動(dòng)軸承失效的現(xiàn)象，其發(fā)生的主要原因有以下3種：

　　①在軸瓦制造過(guò)程中，易出現(xiàn)軸瓦中含有氣孔、裂紋及砂眼等問(wèn)題；

　　②安裝不當(dāng)；

　　③潤(rùn)滑不當(dāng)?shù)仍斐傻幕瑒?dòng)軸承磨損加速，影響傳動(dòng)效率。

　　滑動(dòng)軸承所帶來(lái)的摩擦功耗占磨機(jī)裝機(jī)容量的17%~22%，刮瓦費(fèi)時(shí)繁瑣，日常維護(hù)費(fèi)用高。

　　（2）球磨機(jī)摩擦力矩是多種因素綜合作用的結(jié)果，其包括滾動(dòng)摩擦、滑動(dòng)摩擦及固體間摩擦和潤(rùn)滑劑的黏性阻力等。由于滾動(dòng)軸承相較于滑動(dòng)軸承接觸面積較小，從而在傳動(dòng)摩擦功耗上僅為滑動(dòng)軸承的九分之一，因此選用滾動(dòng)軸承來(lái)替代滑動(dòng)軸承具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　同時(shí)，采用滾動(dòng)軸承替代滑動(dòng)軸承能夠極大地減少滑動(dòng)軸承軸瓦的更換次數(shù)，減少球磨機(jī)停機(jī)時(shí)間，從而提高球磨機(jī)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。而且，相較于滑動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承在管理維護(hù)方面更為方便。由于球磨機(jī)是低速重載設(shè)備，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)筒部分會(huì)由于受熱而引起軸向竄動(dòng)。因此，選用雙列重載調(diào)心滾子軸承能夠滿足球磨機(jī)的需要。

　　2.2改造方案

　　球磨機(jī)軸承改造需要對(duì)進(jìn)料端端蓋和進(jìn)料口、出料端端蓋和出料口進(jìn)行改造，以滿足軸承的安裝需要。由于球磨機(jī)的中空軸安裝在進(jìn)料端蓋和出料端蓋上，這就意味著軸承也分別安裝在進(jìn)出料端蓋上，在改造時(shí)需要保持軸承安裝的中心位置不變，將安裝軸承部位設(shè)計(jì)為上差，安裝定位套處設(shè)計(jì)為下差，同時(shí)在進(jìn)出料端蓋空隙處進(jìn)行密封。

　　具體改造方案分為2步：

　　一段磨礦球磨機(jī)對(duì)筒體和軸承同時(shí)改造；二段、三段磨礦球磨機(jī)只對(duì)軸承進(jìn)行改造。

　　2.2.1　MQY2200×8000型長(zhǎng)筒球磨機(jī)

　　一段磨礦采用MQY2200×8000型長(zhǎng)筒球磨機(jī)，改造過(guò)程中，保持電氣控制、拖動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)備基礎(chǔ)等不變，僅對(duì)現(xiàn)有球磨機(jī)筒體和大齒圈進(jìn)行改造。

　　（1）中空軸法蘭。保持中空軸設(shè)計(jì)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(jī)體等問(wèn)題。

　　（2）滾動(dòng)軸承。將滑動(dòng)軸承改造為重載調(diào)心滾子軸承，在新制作筒體法蘭式大端蓋的中空軸上過(guò)盈整體壓制調(diào)心滾子軸承。

　　（3）軸承座。制作新的軸承座，將球面瓦改造為與重載調(diào)心滾子軸承相配合的外圈結(jié)構(gòu)。其中，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在出料端，所以將出料端軸承座設(shè)計(jì)為定位軸承座；將球磨機(jī)的膨脹間隙設(shè)置在進(jìn)料端。因此，進(jìn)料端軸承座的軸承外圈需設(shè)計(jì)有30mm的活動(dòng)間隙。

　　（4）滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑。重載調(diào)心滾子軸承潤(rùn)滑采用3號(hào)鋰基脂。

　　（5）滾動(dòng)軸承密封。由于重載調(diào)心滾子軸承采用甘油潤(rùn)滑，軸承在運(yùn)行中溫度不高，因此采用毛氈密封。

　　2.2.2　MQY1830×8000型長(zhǎng)筒球磨機(jī)

　　二段、三段磨礦采用MQY1830×8000型長(zhǎng)筒球磨機(jī)，改造過(guò)程中，保持電氣控制、拖動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)備基礎(chǔ)等不變，對(duì)現(xiàn)有球磨機(jī)的筒體和大齒圈進(jìn)行改造。

　　（1）中空軸法蘭。由于MQY1830×8000型長(zhǎng)筒球磨機(jī)的中空軸連接端蓋可承受負(fù)荷扭矩，因此考慮不改動(dòng)中空軸法蘭結(jié)構(gòu)。

　　（2）滾動(dòng)軸承。將滑動(dòng)軸承改造為重載調(diào)心滾子軸承，滾動(dòng)軸承內(nèi)圈制作為雙面圓環(huán)式漲緊套，由雙頭螺絲兩頭緊固，張緊軸承內(nèi)圈與中空軸的配合。球面瓦改為與滾動(dòng)軸承相配合的軸承外圈結(jié)構(gòu)。

　　（3）軸承座。制作新軸承座，將球面瓦改為與重載調(diào)心滾子軸承相配合的外圈結(jié)構(gòu)。其中，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在出料端，因此將出料端軸承座設(shè)計(jì)為定位軸承座；將球磨機(jī)的膨脹間隙設(shè)置在進(jìn)料端。因此，進(jìn)料端軸承座的軸承外圈需設(shè)計(jì)有30mm的活動(dòng)間隙。

　　（4）滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑。重載調(diào)心滾子軸承潤(rùn)滑采用3號(hào)鋰基脂。

　　（5）滾動(dòng)軸承密封。由于重載調(diào)心滾子軸承采用甘油潤(rùn)滑，軸承在運(yùn)行中溫度不高，因此采用毛氈密封。

　　2.3改造效果

　　球磨機(jī)軸承改造所需部件由球磨機(jī)制造單位加工制作，工期2個(gè)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(jīng)工業(yè)應(yīng)用取得了以下的效果：

　　（1）提高生產(chǎn)能力，增加企業(yè)效益。一段磨礦球磨機(jī)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(chǎn)鐵精粉約30t，增加效益約1.05萬(wàn)元，年增加效益約346萬(wàn)元。

　　（2）從節(jié)能角度看，改造后，僅一段、三段磨礦4臺(tái)球磨機(jī)每天節(jié)約用電2175kW·h，年節(jié)約用電720000kW·h。

　　（3）將球磨機(jī)主軸承由老式的滑動(dòng)軸承改造為重載調(diào)心滾子軸承，由于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦系數(shù)降低，設(shè)備啟動(dòng)電流下降20%，運(yùn)行電流下降8%，節(jié)約用電8%，這樣僅一段、三段磨礦4臺(tái)球磨機(jī)每天節(jié)約用電約2175kW·h，節(jié)約電費(fèi)約1087.2元，年節(jié)約電費(fèi)約35.87萬(wàn)元。

　　（4）重載調(diào)心滾子軸承節(jié)省潤(rùn)滑油。滑動(dòng)軸承球磨機(jī)由于主軸摩擦系數(shù)大，運(yùn)行溫度高，潤(rùn)滑油老化快，使用時(shí)間短，一般半年更換1次；重載調(diào)心滾子軸承球磨機(jī)由于主軸摩擦系數(shù)小，運(yùn)行溫度低，潤(rùn)滑油老化慢，采用甘油潤(rùn)滑，年節(jié)約油料消耗80%，年節(jié)約費(fèi)用4.6萬(wàn)元。

　　（5）重載調(diào)心滾子軸承使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省檢修、維護(hù)費(fèi)用。解決滑動(dòng)軸承易燒瓦造成停產(chǎn)的問(wèn)題，降低故障率。滑動(dòng)軸承的使用壽命為1~2a，改為重載調(diào)心滾子軸承后，使用壽命可延長(zhǎng)至8~15a，節(jié)省費(fèi)用約5萬(wàn)元/a。

　　3　結(jié)論

　　（1）重載調(diào)心滾子軸承在該公司選礦廠球磨機(jī)上的成功應(yīng)用，達(dá)到了節(jié)省電費(fèi)、減少維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用、提高處理能力、提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率的目的，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

　　（2）在國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗的情況下，對(duì)球磨機(jī)這一高耗能設(shè)備進(jìn)行滾動(dòng)軸承的改造，提高了球磨機(jī)的傳動(dòng)效率，降低了球磨機(jī)的電能消耗，為國(guó)家節(jié)約能源的同時(shí)，也為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。