磨機主軸承及其潤滑系統(tǒng)鋼管通流直徑的選擇

張利娜（中信重工機械股份有限公司，河南洛陽471039）

磨機主軸承及其潤滑系統(tǒng)鋼管通流直徑的選擇

張利娜（中信重工機械股份有限公司，河南洛陽471039）

磨機在水泥廠、礦山、冶金企業(yè)以及電廠等是非常重要的機械設(shè)備，而主軸承和潤滑系統(tǒng)是磨機最重要的組成部分。為了確保主軸承和潤滑系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，對其鋼管通流直徑做好選擇是非常有必要的，如果選擇不合理將會直接影響磨機的使用壽命以及工作效率。本文首先對磨機以及其主軸承和潤滑系統(tǒng)做了簡單概述，然后對管路通流直徑不合理的危害以及具體的確定方法進行詳細的闡述，最后根據(jù)一個實際的應(yīng)用案例加以說明，為大家提供參考，文章有不足的地方希望大家給予諒解、提出建議。

磨機；主軸承；潤滑系統(tǒng)；鋼管；通流直徑

1 概述

1.1 磨機運行特點

磨機在運行過程中會有以下幾個特點：①承受的荷載量比較大，在運行過程中產(chǎn)生一定的振動。②主軸承的轉(zhuǎn)速比較低，平均轉(zhuǎn)速為1m/s，也就很難出現(xiàn)全液體摩擦情況。③磨機的運行過程中常常有粉塵出現(xiàn)，工作環(huán)境比較差。④如果是在超負荷工作狀態(tài)下，或者長時間停磨，主軸承的軸頸與軸瓦之間的潤滑油膜會慢慢消失，使二者處于邊界摩擦狀態(tài)，甚至處于干摩擦狀態(tài)，這種情況下啟動磨機，會使磨機在摩擦阻力的狀態(tài)下造成電流增大，從而造成燒瓦現(xiàn)象。另外對于加速機、電動機等其他構(gòu)件造成嚴重影響，使整個系統(tǒng)運行不暢，存在安全威脅。因此，為了確保磨機的正常安全運行正確的安裝磨機以及合理選擇管路通流直徑是非常重要的。

1.2 磨機主軸承及其潤滑系統(tǒng)概述

磨機主軸承一般常用的有兩種類型，一種是靜壓軸承型式，另一種動靜壓軸承型式。不同類型的磨機主軸承配置的潤滑系統(tǒng)也會所不同，主要包括靜壓潤滑系統(tǒng)、動靜壓潤滑系統(tǒng)以及動靜壓混合潤滑系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)一般有管路和潤滑站共同組成。其中管路又包括兩個部分，一部分是磨機與潤滑站之間的管路、比如回油管路、低壓供油管路以及高壓供油管路；另一部分是磨機主軸承內(nèi)部或者是潤滑站內(nèi)部的管路，比如高、低壓管路、泵回油管路、油泵吸油管路；潤滑站位于磨機主軸承的下方，其高度在2～10m之間，特殊情況時其高度要求更高一些，其潤滑油黏度一般在ISO VG 100以上，一般情況下選擇潤滑油黏度為ISO VG 220。鋼管通流直徑的確定對潤滑系統(tǒng)以及磨機主軸承有著直接影響，為了提高磨機的運行效率，對其管路通流直徑進行研究是非常有必要的。

1.3 主軸承與潤滑系統(tǒng)故障分析

磨機在啟動以前首先將一定量的高壓油打入主軸靜壓油腔中，潤滑油在一定壓力下向周圍擴散，當主軸承靜止不動時，主軸承的軸頸與軸瓦處于直接接觸的狀態(tài)，在供油量充足且主軸承轉(zhuǎn)速達到一定值時，才會被潤滑油膜完全隔開。磨機啟動以后以及正常的運行過程中，主軸承的潤滑狀態(tài)會從干摩擦狀態(tài)逐漸至邊界潤滑狀態(tài)，最后成為流體潤滑，再加上磨機自身有很大荷載量，運轉(zhuǎn)速度慢，如果管理通流直徑達不到設(shè)計要求，就會造成管路中的油量不足，長時間使磨機處于干摩擦狀態(tài)，造成軸承溫度升高以及熱量磨損。由于磨機每天啟動頻繁，加快了磨損速度，一旦軸頸和軸瓦之間的間隙超過規(guī)定值，就會造成磨機振動值超過規(guī)定標準，嚴重影響磨機使用壽命以及工作效率。

通過分析磨機主軸承在實際的運行中經(jīng)常發(fā)生故障，而造成故障的直接原因除了啟動頻繁，最重要的是沒有合理選擇鋼管路通流直徑，使磨機在啟動過程中由于軸承潤滑不良從而造成現(xiàn)故障。

2 管路通流直徑不合理的危害

2.1 造成壓力降過大和以及發(fā)熱

管路通流直徑選擇不合理，會造成高流速現(xiàn)象，對整個系統(tǒng)的運行造成嚴重破壞。比如在高壓和低壓管路配置中，很容易出現(xiàn)高摩擦損失，從而造成壓力降過大以及發(fā)熱。壓力降過大，會使?jié)櫥镜闹党^安全范圍值內(nèi)，從而出現(xiàn)溢流現(xiàn)象，使實際的供油量與設(shè)計流量不一致，甚至出現(xiàn)供油系統(tǒng)無法供油的情況發(fā)生。高熱現(xiàn)象不僅會對運行構(gòu)件造成更嚴重的磨損，使軟管和密封件加速老化，大大降低構(gòu)件的使用壽命，而且使能量損耗嚴重，對系統(tǒng)的運行效率造成嚴重影響。另外，高熱也會對潤滑油黏度造成一定影響，使?jié)櫥宛ざ戎荡蟠蠼档停瑥亩怪鬏S承的油膜厚度以及磨機的浮起量滿足不了設(shè)計要求，引起燒瓦的機率大大增加。因此，對于供油系統(tǒng)，無論是哪一種型式的磨機主軸承，都要控制高熱現(xiàn)象。

2.2 造成回油不暢

在磨機的主軸承回油管路中，其回油是通過潤滑油自身重力而成的，如果管路通直徑選擇的過小，就很容易在大的壓力降情況在造成無法回油或者回油不暢現(xiàn)象，從而使?jié)櫥到y(tǒng)無法正常運行。

2.3 吸油管路出現(xiàn)吸空現(xiàn)象

如果潤滑站內(nèi)的吸油管路的通流直徑選擇過小，很容易使泵吸空，對泵內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成氣蝕破壞，最終導(dǎo)致供油量不足或者系統(tǒng)不上壓等情況。

如果管理通流直徑選擇過大，在一定程度上增加系統(tǒng)成本，達不到經(jīng)濟性的要求。因此，選擇合適的管路尺寸對系統(tǒng)的運行非常重要。

3 管路通流直徑的選擇方法

3.1 查表法

查表法是通過所需的流量和管路類型來確定管路通流直徑，我們列出一部分參考為例，如表1所示。

表1 磨機主軸承流量與鋼管通流直徑部分參數(shù)

3.2 公式計算法

如果選用的流速與上述表中不同時，也可以通過公式進行計算，從而得到管路值徑：

在這個公式中，D0表示管道內(nèi)徑，單位為mm，Q表示流量，單位為L/min；v表示管內(nèi)流速，單位為m/s。

4 應(yīng)用案例

表1中的參考數(shù)據(jù)是依據(jù)多年對國內(nèi)磨機主軸承的現(xiàn)場調(diào)試進行的總結(jié)，同時借鑒了國外的一些礦山實際例子總結(jié)出來的。國內(nèi)某一礦業(yè)公司采用φ3.5m×6.5m格子磨高壓管道，此高壓管道內(nèi)徑為6.5mm，長度為16m，流量為7L/min，且為無縫鋼管。潤滑油黏度為ISO VG 200；室內(nèi)溫度平均23℃；磨機設(shè)計頂起壓力為7～10MPa，但是實際現(xiàn)場使用的磨機其設(shè)計頂起壓力已經(jīng)達到了25MPa。因此，對主軸承以及潤滑系統(tǒng)進行分析是否存在問題。技術(shù)人員對現(xiàn)場運行情況進行觀察和分析，得出造成壓力過高的原因是高壓管道過細。

在這個公式中：Δp表示沿程壓力損失，單位為Pa；u表示運動粘度，單位為Pa/s；l表示管道長度m；ρ表示潤滑油密度，取值為850kg/m3。通過公式計算得出Δp=16.7MPa，針對液流沿程壓力損失就可以使泵出油口壓力達到25MPa左右，因此，可以判斷高壓管道過細很容易造成較大的壓力損失。另外，如果采用表1中的數(shù)據(jù)可以得到，在其他條件不變的情況下，選擇管道內(nèi)徑為10mm或者11.5mm，可以使其沿程損失大大減小，對主軸承以及潤滑系統(tǒng)造成的影響也非常小，同時增加的管路材料成本也增加的也非常少。

5 總結(jié)

張利娜通過以上各個方面的介紹我們了解到，磨機主軸承以及潤系統(tǒng)鋼管通流直徑的選擇非常重要，也就說不同的部位管路直徑的選擇是否合理對整個運行系統(tǒng)運行效率以及成本有著直接影響。管路通流直徑不合理對系統(tǒng)會造成破壞性影響，因此，在實際的設(shè)計和應(yīng)用中，要通過查表法或者公式計算對其進行確定和選擇，為現(xiàn)場施工提供一定的參考數(shù)據(jù)和借鑒資料。

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TD453

A

2095-2066（2016）35-0271-02

2016-12-3

張利娜（1973-），女，工程師，碩士研究生，主要從事液壓設(shè)計方面工作。