螺旋分级机下部轴承改造

　　摘　要：介绍螺旋分级机下部轴承的改造实践。针对当前存在轴承不耐磨、故障率高等问题，选择使用了滑动轴承，并对其结构进行了改造，经改造后轴承性能得到有效改善。
　　关键词：下部轴承；动密封；滚动轴承；滑动轴承
　　1　螺旋分级机下部轴承
　　螺旋分级机是冶金、矿山等行业中常见的设备之一。在氧化铝生产中，由球磨机排出的矿浆经分级机处理，符合要求的颗粒溢流而出，不合格的颗粒由螺旋分级机返回到磨机中。由于其工作条件和结构的限制，分级机下部轴承不得不沉没于矿浆之中，如图1所示。
　　由于轴承沉没于矿浆中，给设计、使用和维护造成了很多困难，运行中故障率高，更换频繁，给生产带来了极大的不便，使下部轴承成为螺旋分级机的薄弱环节。
　　2　下部轴承工况分析
　　为了更好地改造轴承，必须对轴承的工作环境做必要的分析。下部轴承位于分级机的矿浆之中，矿浆的固体成分为铝土矿颗粒，其中粒度0.095mm的颗粒约占20％，主要成分为Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃，硬度在2.5～5，较硬。矿浆温度为80℃左右，液固比为3.5。由此可知，轴承的工作环境极为恶劣。在使用过程中，不可避免地出现故障率高、使用寿命短及检修麻烦等问题。
　　3　目前各种轴承的使用情况分析
　　在本次改造之前，我们参照其它厂矿的改造经验设计制造了几种轴承，这些改进虽然在一定程度上有所改善，但仍然克服不了以上缺点。综合起来，这些改进主要有以下类型。
　　3.1 更换轴承类型，改善密封条件
　　我公司Z初的下部轴承类型主要是滑动轴承，其结构为轴套和整体轴瓦的形式，如图2所示。在使用为了克服料浆颗粒的侵入，采用了对轴承密闭 改造的措施，分别用了滚动轴承加密封和滑动轴承加密封的结构，如图3^[1]和图4^[2]所示。润滑形式采用手动干油泵加润滑脂。但很快滚动轴承出现了“烧轴承”现象，滑动轴承也出现了磨损加剧的现象。将轴承拆开检修时发现，填料套、填料、轴和轴承磨损十分严重，轴承中矿浆颗粒进入严重。造成这种现象的原因有二：，分级机工作时存在着冲击和振动，密封处属于动密封，固体颗粒很容易逐步磨损密封件，“逐步深入”轴承内部，造成轴承磨损；第二，两种结构都是密闭结构，固体颗粒进入后摩擦产生的高温难以及时散发，从而加剧了轴承的失效和磨损。特别是滚动轴承，宽度较窄且精度高，需要很好的润滑和冷却条件，在颗粒研磨和高温作用下轴承很快磨损，造成设备停产，而且结构复杂、更换麻烦，制造成本高，所以不再采用这种结构。
　　3.2 更换材料
　　滑动轴承采用的材料一般是铸铁材料，由于铸铁材质在无润滑和矿浆颗粒环境下的耐磨性能大打折扣，于是有了采用非金属材料的设计，比如采用橡胶，其结构与图2、图4类似，只是把铸铁材质更换为橡胶材质。由于在此种工况条件下难以达到密封的要求，所以橡胶轴瓦采用开放式，不设计密封装置，主要依靠橡胶的弹性和一定的耐磨性能来解决问题。此方案结构简单，对轴的磨损也较小，更换方便，成本低。但由于橡胶在高温条件下的耐磨性能不好，摩擦面受损也不均匀，加之弹性大，加大了设备运行的不稳定性，容易对其它部件造成影响，因此实践中采用的也不多。
　　4　Z新方案的设计及使用情况
　　通过对以上各种类型轴承的分析可知，由于工况条件和技术水平的限制，很难达到理想的效果，即同时满足下列要求：
　　1）防止矿浆颗粒侵入轴承内部（即防止矿浆颗粒的磨损）；
　　2）解决轴承降温和散热问题；
　　3）解决轴承润滑问题；
　　4）结构简单，维修方便，成本低。
　　为此，把设计要求更改为：设备稳定优先，方便维修，降低成本。根据新的设计要求，综合各种方案的优点，结合当前的工艺技术条件，对现有的设计做了更改，新的设计在综合眭能上有了较大的改善，其结构如图5、图6所示。
　　图5的结构用于有螺旋提升机构的螺旋分级机，图6的结构用于无提升机构的分级机，两种方案的共同特点是：
　　1）设备运行稳定，备件更换周期稳定。新设计虽然没能完全解决轴承的磨损问题，但结构简单，运行稳定，克服了以前设备的突发性故障；备件的更换具有可预期性，周期十分稳定，对生产稳定运行十分有利。
　　2）结构简单，更换方便。结构设计中采用了Z简单的轴承座和轴套轴瓦结构，设计制造简单。轴瓦设计为半瓦结构，磨损后很容易更换；轴套磨损后更换轴套即可。这两种备件磨损情况十分容易监测，更换方便，减少了维修工时，降低了工人的劳动强度。
　　3）备件成本较低。半瓦采用铸铁材料，轴套用45钢表面淬火，由于备件结构简单，容易制造，所以成本较低。
　　4）采用开放式结构。轴瓦和轴套采用开放式设计，即轴瓦设计为半瓦。由于采用了开放式结构，摩擦产生的瞬时高温高热能够Z大限度地散发到料浆之中，极大地降低了摩擦副的温度，改善了轴承的摩擦性能，在一定程度上延长了使用寿命。
　　5　结语
　　新设计在现有的工艺技术水平基础上对轴承做了大量的优化设计，使下部轴承在设计、制造、安装、维修、成本等方面有了很大的改进，现已成为我公司的定型设计，产品在生产中发挥了积极、稳定的作用，使分级机做到了稳定优先、无故障、更换方便、周期稳定，备件成本较低，使用寿命提高。
　　参考文献
　　[1]卢艺萍,王永发,黄瑞森,等.螺旋分级机下轴头密封改造[J].机电与自动控制,2004(7):28-29.
　　[2]胡新妹.Ø2.4螺旋分级机下部轴承体常见故障分析及改进[J].矿山机械,2003(4):58.