管磨機(jī)主軸承潤滑油的選擇及報(bào)警溫度的確定
2011-02-14 00:00
引言
長期以來，關(guān)于球磨機(jī)主軸承、滑履軸承(本文主要以磨機(jī)主軸承為例)潤滑油的選擇，在不少磨機(jī)技術(shù)文件中注明:冬用油N100(或HJ-50)；夏用油N150(或HJ-90)。顯然，上述用油的選擇依據(jù)的環(huán)境溫度。其實(shí)，選擇油品不僅和環(huán)境溫度有關(guān)，而且和磨機(jī)內(nèi)粉磨物料的溫度和冷卻水的溫度等因素有關(guān)。而且我國幅員遼闊，各地冬季不完全一樣，若按上述標(biāo)準(zhǔn)選擇潤滑油，磨機(jī)用戶便得不到使用要領(lǐng)，難以適從。
有文件中還規(guī)定主軸承的瓦溫不得超過60-65℃，否則要報(bào)警及斷開主電動(dòng)機(jī)。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)磨機(jī)軸瓦溫度超過上述值時(shí)，不少廠采用加大磨機(jī)主軸承稀油站的規(guī)格，增加軸瓦冷卻水的流量的方法，甚至在軸瓦軸承合金中鋪設(shè)冷卻水，以達(dá)到降溫的目的。如果實(shí)在不行，則將磨機(jī)開開停停，該做法直接影響了生產(chǎn)。
本文通過對潤滑油的特性以及影響磨機(jī)軸瓦溫度的各個(gè)方面進(jìn)行分析。認(rèn)為應(yīng)綜合考慮確定軸瓦溫度。
1. 合理選擇油的粘度保障主軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)
目前，現(xiàn)代化的磨機(jī)軸承都采用高壓油靜壓起動(dòng)，形成靜壓油膜，而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)則產(chǎn)生動(dòng)壓油膜。不管怎樣，軸、軸瓦之間必須要有具有一定承載能力、一定厚度的油膜存在，將兩者隔開。
要形成具有足夠承載能力的油膜，油的粘度是至關(guān)重要的。潤滑油必須具備合適的粘度，粘度過小，油在巨大壓力下被擠出，失去了油膜，運(yùn)轉(zhuǎn)的軸和軸瓦便會(huì)發(fā)生金屬摩擦，燒瓦現(xiàn)象即刻發(fā)生。若油的粘度過大，油不易流入配合間隙，同樣也會(huì)發(fā)生金屬接觸，燒瓦同樣發(fā)生，因此，選擇合適的潤滑油粘度是保障磨機(jī)主軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素。
2． 選擇潤滑油粘度的三要素
油粘度的選擇和軸承比壓、中空軸線速度和油溫三要素有關(guān)。
軸承的比壓越大，需要油的粘度應(yīng)越大，這樣可提高油膜的承載能力；軸的線速度越高，油膜越容易形成，粘度可適當(dāng)降低；油溫越高，潤滑油變稀，油膜承載能力便下降，因此要用粘度稍高的油。反之亦然。
就磨機(jī)主軸承而言，其軸承比壓是在1.6～1.9N/mm2范圍內(nèi)；線速度是在1.2- 3.6m/s范圍內(nèi)，一旦磨機(jī)已經(jīng)投入運(yùn)行，比壓和線速度已經(jīng)不能改變，是一常數(shù)，因此影響粘度的只能是油溫這個(gè)要素。這里必須指出，磨機(jī)主軸承的油溫是指埋設(shè)在軸瓦中的端面熱電阻的溫度，因?yàn)樗浅＝咏S承摩擦中的油溫。
3. 影響磨機(jī)主軸瓦溫度的因素
3.1 摩擦產(chǎn)生熱的影響
中空軸和軸瓦相對轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦生熱，嚴(yán)格地說是兩者之間的油膜受剪切而產(chǎn)生的熱量，使軸承溫度升高，其數(shù)值相對較小。
3.2 受研磨體粉碎物料時(shí)產(chǎn)生熱量的影響
磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，研磨物料的功僅占總能耗的一小部分，而大部分能量都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎吐暷?。為此，物料在獲得大量熱量，流經(jīng)出料中空軸或滑環(huán)時(shí)，熱量就傳遞給軸瓦。例如，裝有磨內(nèi)噴水裝置的水泥磨出料溫度為120℃左右。若無噴水裝置，而進(jìn)磨熟料又未充分冷卻時(shí)，出磨物料可達(dá)160℃以上。如此高溫度的物料源源不斷地流經(jīng)中空軸及滑環(huán)，具有極大的熱容量，會(huì)使主軸承瓦溫大幅度上升，此時(shí)軸瓦溫度可高達(dá)70～80℃或更高。
物料傳遞給主軸瓦的熱量，促使軸瓦溫升的比例是最大的。
3.3 受磨機(jī)類型的影響
由于磨機(jī)類型不同，對軸瓦溫升的影響是不同的。
濕法原料磨加入的是料漿，磨內(nèi)溫升不高，出料主軸承的瓦溫是最低的；水泥磨出料主軸瓦的溫度是最高的；烘干原料磨及風(fēng)掃煤磨在進(jìn)料的同時(shí)還要通熱風(fēng)，若用窯尾廢氣烘干物料，進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)350℃；若用輔助熱風(fēng)爐，入磨氣體溫度達(dá)450℃。這樣進(jìn)料主軸承的溫度較一般的磨機(jī)要高。
濕法原料磨加入的是料漿，磨內(nèi)溫升不高，出料主軸承的瓦溫是最低的；水泥磨出料主軸瓦的溫度是最高的；烘干原料磨及風(fēng)掃煤磨在進(jìn)料的同時(shí)還要通熱風(fēng)，若用窯尾廢氣烘干物料，進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)350℃；若用輔助熱風(fēng)爐，入磨氣體溫度達(dá)450℃。這樣進(jìn)料主軸承的溫度較一般的磨機(jī)要高。
3.4 受磨機(jī)結(jié)構(gòu)的影響
磨機(jī)進(jìn)、出料螺旋筒(錐套)和中空軸之間設(shè)有隔熱層，為的是減少物料傳遞到中空軸乃至軸瓦上的熱量。有的磨機(jī)隔熱層很薄(圖1)，有的磨機(jī)隔熱層較厚(圖2)。對于水泥磨出料主軸承而言，希望有較厚的隔熱層來阻隔熱量的傳遞。
又如滑履軸承，挑出筒體外的滑環(huán)(圖3)，因?yàn)檫h(yuǎn)離物料，溫度較低。而焊接滑環(huán)(圖4)，因?yàn)橘N近物料，它和襯板之間又無隔熱層，因此軸瓦的溫度是最高的，最高可達(dá)85～90℃。
3.5 受磨機(jī)周圍環(huán)境溫度的影響
磨機(jī)周圍環(huán)境溫度也影響軸瓦的溫度。例如季節(jié)、地埋位置，甚至包括車間的通風(fēng)程度等。筆者曾見過某水泥廠，煤磨無廠房，直接被放置在回轉(zhuǎn)窯旁，環(huán)境溫度極高，磨機(jī)工況十分惡劣，在這種情況下環(huán)境溫度對瓦溫的影響因素急劇增加。
3.6 主軸承冷卻水溫及冷卻水量的影響
磨機(jī)主軸承用水包括兩個(gè)方面，一是主軸瓦內(nèi)的竄水，二是主軸承稀油站中水冷卻器用水。
冷卻水的水溫及水量對瓦溫影響也是較大的，尤其是水溫。因?yàn)樗从兴煌?，有的廠用河水或湖水，有的廠用地下水，因此冷卻水的入水溫度是有差別的。水溫也受季節(jié)的影響。某一水泥廠地處太湖邊，在炎熱的夏季太湖淺水區(qū)的水已被曬得發(fā)燙，根本起不到冷卻水的作用，此時(shí)軸瓦溫度就會(huì)上升。反之，用地下水降溫效果就十分明顯。
誠然，當(dāng)瓦溫偏高，冷卻水入水溫度又不能改變時(shí)，加大水量進(jìn)行降溫也是可取的。
3.7 外設(shè)稀油站的影響
磨機(jī)主軸承稀油站有兩個(gè)作用。第一，供給建立動(dòng)壓油膜所需的油量；第二，帶走多余的熱量，給軸瓦降溫。通常，使主軸承形成動(dòng)壓油膜的油量約6～10L/min就夠了，而FLS公司用的是16L/min。我國通常用25L/min，有的甚至于用到45L/min。這里便包含了帶走熱量所需要的潤滑油量。
4 磨機(jī)主軸承潤滑油的選擇及報(bào)警溫度的確定
綜上所述，影響磨機(jī)主軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是:是否建立起具有支承能力的油膜，而油膜和油的粘度有關(guān)，而油粘度直接受油溫即瓦溫的影響。因此選擇什么牌號的油關(guān)鍵是在瓦溫這個(gè)因素上。
我國工業(yè)用潤滑油是以該油在40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為牌號的。如N320是指該油在40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為320mm2/s。當(dāng)然，在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承摩擦副中的油溫并非40℃，而是工況溫度。此時(shí)的粘度并非320mm2/s，而是某一特定的值。該值可以通過粘溫曲線圖查得。
一般礦物油，粘度指數(shù)為95時(shí)，40℃時(shí)的粘度和100℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度對應(yīng)值約為表1。
表1 40℃和100℃下的運(yùn)動(dòng)粘度對應(yīng)值 mm2/s
注： 表中粘度是一個(gè)平均值，對不同的油品都應(yīng)有和一個(gè)粘度范圍。
根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，軸瓦溫度和主軸承用油牌號之間的關(guān)系如表2所示。
表2 主軸承用油牌號、油溫(瓦溫)范圍和主電動(dòng)機(jī)斷開溫度之間的關(guān)系
注：報(bào)警信號可以和主電動(dòng)機(jī)斷開同步發(fā)生，也可以提前5℃報(bào)警。
雙滑履的焊接滑環(huán)由于和襯板直接接觸，瓦溫是最高的，潤滑油的牌號及報(bào)警溫度還需增加。
判斷一臺新磨機(jī)應(yīng)使用哪一種油，應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、冷卻水溫度及流量、粉磨物料的溫度、磨機(jī)的型式等等因素來綜合判斷軸瓦可能處在的溫度范圍，然后選擇某種牌號的潤滑油。在生產(chǎn)實(shí)踐中再加以調(diào)整，生產(chǎn)穩(wěn)定后使用潤滑油的牌號便固定下來了。
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