RP120-80辊压机主轴承结构分析及改进.pdf

舢机械糊籼㈣，期圈l ㈣徽燃㈣㈣ ≮≮4 臻≮ ；瓣㈣潲羹蟊鳓㈣辩瓣辫勰糯辫戮瓣㈣㈣※辫黼黼㈣簸燃瓣㈣嗽嘲避勰糍猢翻霹黜嚣鳓自瓤嘲辫霸熬翱鳓嘲氍潮 R P l 2 0 8 0 辊压机主轴承 结构分析及改进 王坷刚坦，陈波坦，孙永生坦 1 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳4 7 1 0 3 9 2 矿山重型装备国家重点实验室河南洛阳 4 7 1 0 3 9 摘要R P l 2 0 一8 0 辊压机采用调心滚子轴承作为主轴承，在使用过程中频繁出现轴承损坏的问题。通过 对辊压机轴承工况、损坏原因进行分析，提出一种辊压机主轴承结构的改进方法，并对R P l 2 0 一8 0 辊 压机进行了结构改进。 关键词辊压机；轴承；优化改进 中图分类号T D 4 5 1文献标志码B文章编号10 0 1 3 9 5 4 2 0 2 0 0 7 一0 0 6 1 一0 4 S t r u c t u r a la n a l y s i so nm a i nb e a r i n go fR P l 2 0 - 8 0r o l l e r p r e s sa n di m p r o V e m e n t 、 v p 心寸GK e g a n 9 1 ’_ ，C } I E NB 0 1 ’，S U NY - o n g s h e n 9 1 ，2 L u o y a n gM i n i n gM a c h i n e r yE n g i n e 耐n gD e s 咖I n s t i m t eC o ．，L t d ．，L u o y a n g4 7 1 0 3 9 ，H e n a n ，C l l i n a 2 S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n i n gH e a v yE q u i p m e n t ，L u o y a n g4 710 3 9 ，H e n a n ，C h i n a A b s t r a c t T h es e l f _ a l i 印i n gr o l l e r b e a r i n gw a st a k e na st h em a i nb e a r i n go fR P12 0 - 8 0r 0 1 l e rp r e s s ，a n di t 仔e q u e n t l yf a i l e d 蛐gs e r v i c e ．A R e rm ea I l a l y s i so nm eo p e r a t i o nm o d ea n df a i l u r ec a u s eo ft h eb e 痂go f t 1 1 er o l l e rp r e s s ，am e m o do fi I n p r o V i I 培Ⅱ1 es 仃I l c t u r eo fm em a i l lb e 础go ft h er o l l e rp r e s sw a s p m p o s e d ．I n a d d i t i o n ，t 1 1 eR P l 2 0 - 8 0r o l l e rp r e s sw a si n l p r o v e di ns 仃u c t u r a l ． K e yw o r d s r o l l e rp r e s s ；b e a 血g ；咧m 泣e di m p r o V 锄e n t 辊 压机自2 0 世纪8 0 年代问世以来，在水泥行 业得到快速的推广应用，由于其在破碎领域显 著的节能效果，且随着产品技术的不断发展，在国内 金属矿物破碎、冶金球团领域迅速扩大应用Ⅱ1 。由于 矿物种类繁多，物料性质差异极大，因此对辊压机的 可靠性提出了更高的要求。 挤压辊主轴承是辊压机的核心部件，其故障率 及使用寿命直接影响到辊压机的质量。目前大部分辊 压机采用调心滚子轴承做为挤压辊主轴承，常州现场 运行中这种轴承的使用寿命大约为l 一2a 。轴承损坏 后会出现点蚀、剥落，甚至会出现滚动体和内外圈开 裂等问题碓，。轴承损坏会直接导致辊压机无法运转， 而且轴承损坏后维护工作量大，特别是传动侧轴承更 换时，还需要拆除减速器等部件，更换时间长达3d ， 作者简介王坷刚，男，1 9 8 6 年生，工程师，主要从事辊压机 产品设计工作。 编 辑 张 发 展 更换费用高昂且影响生产。 常州某50 0 0 ∥d 水泥生产线采用3 台R P l 2 睢踟。 辊压机。每台处理能力为2 5 0 ～3 0 0t ／h ，装机功率为一 2 5 6 0k w ，挤压辊主轴承选用2 4 l ／5 6 0 调心滚子轴 承，在实际运行中主轴承频繁发生损坏现象。中信重i 工机械股份有限公司 简称“中信重工” 对该辊压i 机轴承损坏原因进行分析，并承担了改造升级的任； 务。 1 工况条件 1 。1 轴承受力条件 辊压机由一对相向旋转、水平放置的挤压辊组 成。具有一定料压的物料在整个挤压辊宽度方向被挤 压辊连续地带入辊间进行破碎。挤压辊及轴承受力如 图l 所示。在运行过程中，由于物料颗粒形状存在差 异，并且物料沿挤压辊宽度方向会有一定的偏析，所 6 1 万方数据 圆矿山机械糊籼㈣，期 编 辑 张 发 展 以挤压辊间两侧辊缝会出现偏差，使挤压辊在承受径 向力的同时还会受到轴向力作用，并发生一定角度的 偏摆，偏摆角度可达到o ．5 。。因此，辊压机轴承既要 承受主载荷径向力，同时还要进行调心并承受轴向 力。 1 ．固定辊2 ．王轴承3 ，活动辊 图1挤压辊及轴承受力示意 F { g ．1 F b r ‘c es k e t c ho fs q u e e z i n gr o U e ra n db e a r i n g 通常采用比压力衡量辊压机的挤压力， 尸 去， ㈣ D B 、 式中P 为挤压辊受到的比压力，M P a ；F 为挤压辊 受到的径向挤压力，k N ；D 为挤压辊直径，m ；B 为 挤压辊宽度，m 。 目前辊压机运行的比压力通常为3 5M P a 。以 R P l 2 0 一8 0 辊压机为例，在破碎物料时挤压辊受到的 径向力达到2 ．8 8 4 ．8 0M N 。挤压辊由2 个轴承进行 支承，单个轴承径向受力达到1 ．4 4 2 ．4 0M N ，同时 由于辊偏等原因，径向挤压力还会产生最大约1 0 ％ 的轴向分力。 调心滚子轴承采用径向当量动载荷对轴承的负载 进行计算圄。 P r 只 y 1 只， 2 式中P 。为径向当量载荷，k N ；F 。为径向载荷， k N ；E 为载荷计算系数，L 取1 ．8 一1 ．9 ；只为轴向载 荷，k N 。 1 _ 2 轴承润滑密封要求 辊压机轴承转速较低 通常小于2 0r ／m 蛐，受到 的复合载荷达到几百甚至上千吨，轴承摩擦副处于典 型的混合摩擦范围。为达到全油膜润滑效果，需要选 择基础油黏度为l0 0 0m m 2 ／s 的油脂进行润滑，同时 需要考虑油脂的抗磨、抗极压性能。通常选择四球焊 接负荷为4 0 0 蝇的极压锂基润滑脂作为辊压机轴承用 润滑脂。同时油脂污染对轴承寿命影响巨大，污染程 度越高，轴承的寿命就越短H 】，而挤压辊在破碎物料 的过程中会产生大量的粉尘，因此需要对轴承进行有 效的密封以保证油脂的清洁度。 1 ．3 轴承冷却 由于润滑脂的散热能力较差，在高载荷作用下轴 承摩擦发热量大，而轴承温度过高又会引起润滑脂黏 度降低，润滑效果下降，而且温度过高对轴承材料性 能也会有一定的影响，会降低轴承的使用寿命。因此 需要对主轴承进行强制冷却，降低其工作温度。 2 轴承失效分析 目前国内大部分辊压机采用调心滚子轴承作为挤 压辊主轴承，并采用V 形或J 形密封圈对轴承进行密 封，同时设计有多种轴承座冷却水道形式对轴承进行 强制水冷。 2 。1 轴承结构 调心滚子轴承本身具有承受轴向力、径向力及调 心的多重功能，作为主轴承能够满足辊压机的工况要 求。调心滚子轴承为便于拆卸均采用锥面配合，对轴 承内圈及其配合的加工精度要求较高。 2 ．2 轴承密封 轴承密封如图2 所示，在靠近挤压辊破碎物料的 区域布置有2 道橡胶密封。辊压机采用调心滚子轴承 时，在辊偏状态下挤压辊与轴承座会产生偏角，挤压 辊在偏摆方向一侧对密封圈进行局部挤压，而在另一 侧又会使密封与挤压辊的配合间隙变大，会造成挤压 侧密封局部磨损使，密封寿命及密封性能降低，同时 在非挤压侧由于间隙变大，粉尘会进入轴承中导致密 封失效。 2 3 1 ．调心滚子轴承2 ．轴承座3 ．密封圈 图2 轴承密封 F i g ．2 B e a r i n gs e a U n g s 2 ．3 轴承冷却 辊压机主轴承的冷却是在轴承座上加工冷却水道 万方数据 舢机械籼糊㈣，期因 进行强制水冷。 1 环套式冷却如图3 所示，在轴承座内孔镶嵌 环套对轴承进行整圆冷却。环套式冷却前期冷却效果 好，但由于冷却水中污染物会堵塞水道，无法对污染 物直接进行清理导致冷却效果下降。由于环套为薄壁 环，长期受力下环套易发生变形，造成轴承外圈接触 不良导致轴承损坏。 图3 环套式冷却 F i g ．3 A n n u l a rc o o l i n g 2 局部冷却如图4 所示，在轴承座受力端加工 冷却水孔，对主要发热部位进行冷却m 1 。在轴承座受 力端加工贯通的冷却水孔，在水道堵塞时能够直接疏 通清理，不会发生堵塞。但由于只有局部冷却，热量 会随着轴承的旋转传导到轴承座其他部位，造成整体 冷却效果不佳。 图4 局部冷却 F i g ．4 L o c a lc o o I i n g 3 改进方案 R P l 2 一8 1 辊压机在改造前，由于辊面局部磨 损、物料偏析造成辊偏较大，轴承受到的复合载荷较 大，同时密封效果不好，轴承内润滑脂经常污染，冷 却水道堵塞，轴承运行温度 5 5 ℃，造成轴承经常 损坏。 3 。1 轴承结构改进 组合式轴承及密封如图5 所示。采用圆柱滚子轴 承 推力轴承的组合式轴承结构取代原有的调心滚子 轴承结构。圆柱滚子承载径向力，推力轴承承载轴向 力，轴承座上配备关节轴承进行调心，使轴承的复合 载荷分流为单一载荷，改善轴承受力条件。 2l 越 _ 卜河 掣眨矿 1 圆柱滚子轴承2 推力轴承3 ．径向密封 图5 组合式轴承及密封 4 ．轴向密封 I l F i g ．5 C o m b i n e db e a r i n ga n ds e a l i n g s 根据G B ／T6 3 9 1 国家标准，滚动轴承的基本额l 定寿命 I 】o 。f ，c 丫I 厶曲2 面I 百J ， 3 ’l 式中c 为轴承额定载荷；J P ，为当量载荷；P 为寿命I 公式指数，滚子轴承为1 0 ／3 。 I 由式 3 可知，轴承额定寿命与当量载荷J P ，的l l o ／3 次方成反比。采用改进结构后，圆柱滚子轴承l 仅承载径向力，轴承受到的当量载荷P ， F ，，与调心i 滚子轴承相比，其当量载荷降低了1 8 ％一1 9 ％。 l 3 ．2 密封结构改进 轴承密封采用径向与轴向综合密封结构，加强密I 封效果。由于轴承结构改进，在辊偏时轴承座随挤压i 辊一起偏摆，使密封圈的内外圈始终处于同轴状态， 避免了密封圈局部受压及漏粉的现象，提高了轴承的 密封性能。 3 ．3 冷却结构改进 综合环套式冷却和局部冷却的优点，轴承座冷却 采用三面直通式冷却水道，如图6 所示。相比局部冷 却，该冷却方案在轴承座内孔上下两侧增加了冷却水 道以提高冷却效果，同时在水道发生堵塞时能够直接 编 辑 张 发 展 匿 万方数据 圆舢机械籼揪㈣。期 编 辑 张 发 展 魏国昌1 。刘荣弟2 1 中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北秦皇岛0 6 6 0 0 4 2 唐山开滦勘察设计有限公司 河北唐山0 6 3 0 0 0 摘要通过分析矿井排水管路的受力状况，对目前常用壁厚计算公式的适用性进行了探讨，认为沿斜 井和竖井安装的管路与水平安装的管路存在不同的应力状态，指出排水管质量是计算井筒管路壁厚必 须计入的重要因素，提出了自重折算系数的概念，并按最大剪应力强度理论推导出适用于竖井排水管 路壁厚的计算公式。 关键词排水管道；管壁厚度；折算系数；适用性 中图分类号T D 7 4 4文献标志码A文章编号10 0 1 3 9 5 4 2 0 2 0 0 7 0 0 6 4 0 4 I 汀o d i 丘c a t i o no fc a l c u l a t i o nm e t h o df ．o rw a Ut h i c k n e s so fm i n e d r a m a g ep l p e U n e W E IG №c h a | 1 9 1 ，L ⅣR o n g 吖 1 M C CS h e n k 锄Q i n h u 锄g d a oG 朗e m lE n g i I l e e 血gD e s i 弘 R c s e a r c hI 璐t i t u t cC o r p o r a t i o n ， Q 蛐g d a o0 6 6 0 0 4 ，H e b e i ，C h i I l a 2 T h g s h a I lK a i l 啪S u r v e y D e s i g nC o ．，L t d ．，T 蛆g s h 觚0 6 3 0 0 0 ，H e b e i ，C h i n a 作者简介魏国昌，男，1 9 8 2 牟生，高级工程师，主要研究方向为矿山机械专业工程设计。 G 刚叼I C 邋窘O G 刚幻憾鼢G t 鼢G 融G 霍鼢G 毫鼢C 邋鼢强鼢C 通鼢C 邋C 遍鼢C 遍鼢C 强翻X 豫且； G 毫C 邋翻 邋助 避C 逸幻C 遇鼢G 呦C 退厨 邋盛邋 疏通清理，从而能保证长期良好的冷却效果。经改进封及冷却性能，使现场挤压辊轴承使用寿命由平均1 后该I 冲1 2 0 一踟辊压机轴承温度降低至4 5 ℃以下。a 提高到了5a 以上。 图6 三面直通式冷却水道 P i g ．6T h r e e - w a yt h r O u g hc O O I i n gc h a n n e l 4 改进效果 采用组合式轴承 z c l 2 ㈣ 取代原有的2 4 l ／5 6 0 调心滚子轴承，配备双向综合密封结构及三面直通式 冷却水道轴承座，重新制作了挤压辊总成，完成了对 R P l 2 0 一8 0 辊压机主轴承结构改进。 自2 0 1 4 年始陆续完成了3 台辊压机的全部改 造，通过改造全面优化了轴承的受力状态，润滑、密 5 结语 辊压机作为种高效、节能的粉碎设备，应用范 围越来越广泛，提高主轴承的使用寿命对保障辊压机 的运转率具有重要意义。选择合理的轴承、密封和冷 却结构，能够有效地提高辊压机主轴承的使用寿命。 通过整体更换总成的方式对辊压机进行改造优化，可 提高辊压机的运转率。 参考文献 [ 1 】瞿铁，辛亚淘．高压辊磨工艺在有色选矿厂的应用实践及 前景分析田．矿山机械，2 0 1 9 ，4 7 4 3 5 - 3 9 ． 【2 】潘胡江．水泥粉磨辊压机轴承使用寿命改善分析【J 】．水泥工 程，2 0 1 8 4 4 扣4 6 ． 【3 】王少怀．机械设计师手册 上册 【M 】．北京电子工业出版 社，2 0 0 6 7 5 0 一7 6 2 ． 【4 】许方．辊压机轴承润滑选择及润滑系统现场管理与优化[ J 】． 中国设备工程，2 0 1 5 7 6 9 - 7 l _ 【5 】王继生．破碎与辊压机咖．北京机械工业出版社，2 0 1 3 6 5 - 6 6 ．口 收稿日期2 0 2 伽3 1 3 修订日期2 0 2 0 - 0 5 2 2 万方数据