半自磨機(jī)液壓潤滑系統(tǒng)改進(jìn)

盧懷武

（云南錫業(yè)股份有限公司，云南 個(gè)舊 661200）

半自磨機(jī)液壓潤滑系統(tǒng)改進(jìn)

盧懷武

（云南錫業(yè)股份有限公司，云南 個(gè)舊 661200）

半自磨機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，其空心主軸與合金軸瓦都會(huì)出現(xiàn)輕微的不均勻磨損，其潤滑油壓隨磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)周期性波動(dòng)，波動(dòng)值超過安全設(shè)定值會(huì)造成非計(jì)劃故障停車，這是行業(yè)內(nèi)比較難以解決的問題。因此，本文以半自磨機(jī)液壓潤滑系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析如何選擇、計(jì)算液壓蓄能器，將各個(gè)軸瓦器的潤滑油壓穩(wěn)定在安全允許的范圍內(nèi)，降低設(shè)備故障停車率。

半自磨機(jī)軸瓦；潤滑穩(wěn)壓；蓄能器

1 簡介

云南錫業(yè)股份有限公司大屯分公司官家山選廠選礦車間安裝有一臺(tái)Φ6.7×3.4 m半自磨機(jī)，電機(jī)功率2 400 kW，有效容積116 m3，筒體工作轉(zhuǎn)速12.4 r/min。由中信重工機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)。大型半自磨機(jī)主要用于粉磨各種硬度的礦石和物料，破碎比高，可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力大，廣泛用于選礦、冶金、建筑及化工等各工業(yè)場合。

大型半自磨機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三段破碎機(jī)，具有選擇性磨碎作用、破碎比大、一次成品、過粉碎礦粒少、物料輸送方便等特點(diǎn)。同時(shí)，它還可以大大簡化工藝流程，降低建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，完善自動(dòng)化水平。

本磨機(jī)選用一臺(tái)TE21604200靜壓軸承潤滑站，滿足磨機(jī)主軸承及小齒輪軸承不同的潤滑要求。它由高壓供油系統(tǒng)、低壓循環(huán)系統(tǒng)組成。

液壓站高壓系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括2臺(tái)齒輪泵（1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用）。2臺(tái)油泵之間可以進(jìn)行切換。任意一臺(tái)高壓泵通過磁性吸油濾油器從吸油室抽油分別提供給主軸承的兩個(gè)軸瓦。在每個(gè)軸瓦處，高壓油被分流馬達(dá)分成2路，向軸瓦軸襯的2個(gè)油腔提供相同流量的潤滑油，起支撐和潤滑主軸承的作用。在每個(gè)軸瓦的分流器下游安裝有2個(gè)壓力表、2個(gè)壓力傳感器、2個(gè)流量傳感器，分別用來檢測軸瓦2個(gè)油槽處的入口油壓和流量。只有全部壓力和流量連鎖都滿足時(shí)，磨機(jī)才能啟動(dòng)或繼續(xù)運(yùn)行。

液壓站低壓潤滑系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括2臺(tái)油泵（1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用）。低壓系統(tǒng)通過磁性吸油濾油器從回油室抽油經(jīng)過精過濾并冷卻，其中一部分供小齒輪軸組潤滑、散熱使用，其余部分流入油箱用于系統(tǒng)自身的循環(huán)過濾冷卻。潤滑站原理如圖1所示。

圖1 潤滑站原理圖

2 存在的問題

2.1 欠壓停機(jī)

磨機(jī)連續(xù)運(yùn)行加上加工工藝偏差，其軸瓦與空心軸的間隙會(huì)出現(xiàn)不均勻，磨機(jī)運(yùn)行時(shí)其潤滑油壓呈周期性波動(dòng)，如圖2所示。磨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)定最低壓力3.5 MPa，當(dāng)潤滑站輸出壓力小于3.5 MPa時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，如低壓力持續(xù)3 s，磨機(jī)自動(dòng)停機(jī)。由于潤滑站輸出壓力較低，經(jīng)常出現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)情況。壓力控制界面、報(bào)警界面和故障停機(jī)界面分別如圖3、圖4、圖5所示。

圖2 潤滑油壓脈動(dòng)示意圖

2.2 突然停電時(shí)磨機(jī)筒體慣性對(duì)軸承造成沖擊損壞

由于沒有失壓保護(hù)，意外停電時(shí)，壓力突降為零，磨機(jī)兩端空心軸快速落下，對(duì)軸承長生沖擊，導(dǎo)致軸承意外損壞。

3 改進(jìn)方案

根據(jù)磨機(jī)主軸承液壓系統(tǒng)周期性波動(dòng)和在意外停電或者運(yùn)行中斷點(diǎn)欠壓等情況下給主軸承供油的需要，增加蓄能器自動(dòng)保壓設(shè)備，安裝于磨機(jī)主軸承液壓站兩側(cè)，并與磨機(jī)主軸承液壓站一起使用，如圖6所示。

人們可以選用皮囊式蓄能器，通過壓縮氣體完成能量轉(zhuǎn)化，使用時(shí)首先向蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，油液壓縮氣體，將油液中的壓力轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng)，釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種蓄能器的關(guān)鍵。

圖3 壓力控制界面

圖4 報(bào)警界面

圖5 故障停機(jī)界面

3.1 計(jì)算因軸瓦間隙變大、壓力減小所需補(bǔ)充的流量

根據(jù)流量與壓力的關(guān)系式：

圖6 蓄能器安裝示意圖

式中：Q——流量，m3/s；μ——流量系數(shù)，與閥門或管子的形狀有關(guān)；0.6～0.65；A——液壓油通過的軸瓦間隙折合面積，m2；P——壓力差，Pa；ρ——流體的密度，kg/m3。

在式中，μ、ρ為常量，油壓變化，影響不大，因液壓系統(tǒng)中采用流量平衡閥，流量Q=40 L/min也作為常量考慮，變化的是軸瓦間隙A和壓力P。將軸瓦間隙增大前、后的壓力進(jìn)行比較，得出：

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測：軸瓦間隙增大前，油壓值P1=4.2 MPa，軸瓦間隙增大后，油壓值P2=3.4 MPa，時(shí)長t=5 s。

軸瓦間隙增大后，要保持原有的壓力，流量Q瞬時(shí)需增加ΔQ=4.4 L/min，在軸瓦間隙增大時(shí)間區(qū)域，需補(bǔ)給潤滑油體積：ΔV=0.37 L。

3.2 蓄能器選擇

蓄能器根據(jù)使用情況的條件不同，容量計(jì)算分為三種情況：蓄能器作為動(dòng)力源使用，其排油速度較快；蓄能器作為動(dòng)力源使用，其排油速度較慢；蓄能器作為吸收壓力沖擊和壓力脈動(dòng)使用。

根據(jù)磨機(jī)潤滑系統(tǒng)運(yùn)行工況，選擇“蓄能器作為動(dòng)力源使用，其排油速度較慢”工況條件。在這種工況下，蓄能器的作用是保持系統(tǒng)壓力，補(bǔ)償泄漏等情況，蓄能器內(nèi)氣體的變化狀態(tài)，可按等溫變化考慮。即：

式中：P0——供油前充氣壓力（Pa）；P1——最高工作壓力（Pa）；P2——最低工作壓力（Pa）；V0——供油前蓄能器氣體容積，即蓄能器的總?cè)萘浚↙）；V1——壓力P1時(shí)的氣體容積（L）；V2——壓力P2時(shí)的氣體容積（L）。

由上式可知，當(dāng)工作壓力從P1降為P2時(shí)，氣體容積變化量，即蓄能器排出的油量ΔV為：

于是，蓄能器的總?cè)莘e為：

補(bǔ)償?shù)獨(dú)庑推つ沂叫钅芷髦辉S75%充有油液，以免皮囊產(chǎn)生大的收縮，預(yù)充壓力可選擇高于最低工作壓力的0.9倍，這樣卸荷至最低壓力P1時(shí)，蓄能器內(nèi)保留約10%容量的剩余油量。

根據(jù)已有條件：取充氣壓力設(shè)定為：P0=3.2 MPa；最高工作壓力：P1=4.2 MPa；最低工作壓力：P2=3.8 MPa；ΔV=0.37L。得出：V0=4.7L。根據(jù)蓄能器選型樣本，選NXQA-16/31.5-L-Y型皮囊式蓄能器。

4 結(jié)論

液壓站安裝蓄能器，起到對(duì)磨機(jī)的保護(hù)作用，主要達(dá)到四個(gè)目的。一是存儲(chǔ)能量。蓄能器可作輔助動(dòng)力源，減小裝機(jī)容量，補(bǔ)償泄漏，作緊急動(dòng)力源，構(gòu)成恒壓油源。二是吸收液壓沖擊。換向閥突然換向、執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的突然停止都會(huì)在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力沖擊，使系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)快速升高，造成儀表、元件和密封裝置的損壞，并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。為保證吸收效果，蓄能器應(yīng)設(shè)置在沖擊點(diǎn)附近，所以蓄能器一般裝設(shè)在控制閥或液壓缸等沖擊源之前，可以很好地吸收和緩沖液壓沖擊。三是消除脈動(dòng)、降低噪聲。裝設(shè)蓄能器，可以大量吸收脈動(dòng)壓力和流量中的能量。在流量脈動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，瞬時(shí)流量高于平均流量的部分油液被蓄能器吸收，低于平均流量部分由蓄能器補(bǔ)充，這就吸收了脈動(dòng)中的能量，降低了脈動(dòng)，減小了其對(duì)敏感儀器和設(shè)備的損壞。四是回收能量。能量回收可以提高能量利用率，這是節(jié)能的一個(gè)重要途徑。蓄能器因?yàn)榭梢詴捍婺芰?，所以其可以用來回收多種功能、位置勢能。

1 中信重工機(jī)械股份有限公司.Φ6.7×3.4 m半自磨機(jī)使用說明書[M].洛陽：中信重工機(jī)械股份有限公司，2010.

2 鐘 洪，張冠坤.液體靜壓動(dòng)靜壓軸承設(shè)計(jì)使用手冊(cè)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

Improvement of Semi-autogenous Mill Hydraulic Lubrication System

Lu Huaiwu
(Yunnan Tin Industry Co.,Ltd.,Gejiu 661200,China)

After running for some time,the semi-autogenous mill has slightly uneven wear on the hollow main shaft and the alloy bearing bush.The lubricating oil pressure fluctuates cyclically with the rotation of the mill.When the fluctuation value exceeds the safety set value,it causes unplanned failure Parking,this is the industry more difficult to solve the problem.Therefore,in this paper,the semi-autogenous mill hydraulic lubrication system as the research object,analyze how to choose,calculate the hydraulic accumulator,the oil pressure of each shaft pot pressure stabilized within the allowable range of safety,reduce equipment failure rate.

semi-auto mill bearing; lubrication pressure; accumulator

TH117.2

A

1008-9500(2017)11-0131-04

2017-09-26

盧懷武（1965-），男，云南保山人，高級(jí)工程師，從事礦山技術(shù)工作。E-mail：luhuaiwu@126.com