河北某礦業(yè)有限公司選礦廠是在民營企業(yè)選礦廠的基礎(chǔ)上改擴建而成，經(jīng)過多次改造，形成兩段半閉路破碎篩分，三段兩閉路磨礦，四段磁選的階段磨選工藝流程。磨礦處理能力3000t/d左右，鐵精粉產(chǎn)量1100t/d左右，鐵精粉品位為55%~56%。目前，該公司選礦廠磨礦設(shè)備主要為傳統(tǒng)長筒球磨機，該球磨機是水泥行業(yè)常用的滑動軸承球磨機。

　　其中，軸承的主要功能是支撐球磨機旋轉(zhuǎn)筒體，降低其運動過程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度?；瑒虞S承球磨機傳動阻力大，電耗高，故障率高，維修費用高。因此，為降低滑動軸承所帶來的安全隱患，實現(xiàn)降本增效的目的，需要對球磨機的軸承部位進行改造，裝配承載量大、且在運行中能承受較大沖擊載荷的重載調(diào)心滾子軸承，優(yōu)化傳動形式，提高球磨機效率。

　　1　傳統(tǒng)長筒球磨機存在的問題
　　該公司選礦廠選礦流程中有三段磨選，共使用6臺球磨機。一段磨礦使用2臺MQY2200×8000型長筒球磨機，二段、三段磨礦均使用2臺MQY1830×8000型長筒球磨機。6臺球磨機主軸均為滑動軸承，采用巴氏合金澆鑄，已使用多年。由于滑動軸承球磨機本身結(jié)構(gòu)的限制，在使用過程中存在以下問題：

　?。?）摩擦系數(shù)大，電耗高。球磨機總裝機容量為1740kW，占選礦廠總用電量的58.6%，占該公司總用電量的36.1%。
　　（2）密封效果差。由于工作環(huán)境較差，礦漿容易進入球面瓦內(nèi)，造成球面瓦過度磨損，甚至出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象。

　?。?）滑動軸承采用稀油潤滑，用油量大，又由于工作環(huán)境較差，需要頻繁換油，因此用油成本較高。

　　（4）由于工作環(huán)境較差，球面瓦磨損較快，備件成本高，一旦發(fā)生燒瓦現(xiàn)象，或球面瓦磨損嚴(yán)重，則需要更換球面瓦，而更換球面瓦，需刮研、磨合，費時費力。
　　2　球磨機軸承改造及應(yīng)用
　　2.1技改思路

　?。?）球磨機是一種大型重載低轉(zhuǎn)速設(shè)備，整個滾筒及物料的重量都作用于滑動軸承上，由于在滾筒滾動的過程中，物料會在滾筒中上下沖擊，從而對軸承產(chǎn)生一定的沖擊載荷，使得軸承磨損加劇，導(dǎo)致滑動軸承的傳動效率降低。

　　在滑動軸承的使用過程中，容易出現(xiàn)滑動軸承失效的現(xiàn)象，其發(fā)生的主要原因有以下3種：

　?、僭谳S瓦制造過程中，易出現(xiàn)軸瓦中含有氣孔、裂紋及砂眼等問題；

　?、诎惭b不當(dāng)；

　?、蹪櫥划?dāng)?shù)仍斐傻幕瑒虞S承磨損加速，影響傳動效率。

　　滑動軸承所帶來的摩擦功耗占磨機裝機容量的17%~22%，刮瓦費時繁瑣，日常維護費用高。

　?。?）球磨機摩擦力矩是多種因素綜合作用的結(jié)果，其包括滾動摩擦、滑動摩擦及固體間摩擦和潤滑劑的黏性阻力等。由于滾動軸承相較于滑動軸承接觸面積較小，從而在傳動摩擦功耗上僅為滑動軸承的九分之一，因此選用滾動軸承來替代滑動軸承具有良好的經(jīng)濟效益。

　　同時，采用滾動軸承替代滑動軸承能夠極大地減少滑動軸承軸瓦的更換次數(shù)，減少球磨機停機時間，從而提高球磨機的設(shè)備運轉(zhuǎn)率。而且，相較于滑動軸承，滾動軸承在管理維護方面更為方便。由于球磨機是低速重載設(shè)備，在轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)筒部分會由于受熱而引起軸向竄動。因此，選用雙列重載調(diào)心滾子軸承能夠滿足球磨機的需要。

　　2.2改造方案

　　球磨機軸承改造需要對進料端端蓋和進料口、出料端端蓋和出料口進行改造，以滿足軸承的安裝需要。由于球磨機的中空軸安裝在進料端蓋和出料端蓋上，這就意味著軸承也分別安裝在進出料端蓋上，在改造時需要保持軸承安裝的中心位置不變，將安裝軸承部位設(shè)計為上差，安裝定位套處設(shè)計為下差，同時在進出料端蓋空隙處進行密封。

　　具體改造方案分為2步：

　　一段磨礦球磨機對筒體和軸承同時改造；二段、三段磨礦球磨機只對軸承進行改造。

　　2.2.1　MQY2200×8000型長筒球磨機

　　一段磨礦采用MQY2200×8000型長筒球磨機，改造過程中，保持電氣控制、拖動、傳動系統(tǒng)、設(shè)備基礎(chǔ)等不變，僅對現(xiàn)有球磨機筒體和大齒圈進行改造。

　　（1）中空軸法蘭。保持中空軸設(shè)計不變，將中空軸連接小端蓋改造為筒體法蘭式大端蓋。增加連接法蘭的扭矩承受力，解決原小端蓋連接扭矩承受力不足，連接螺絲頻繁斷裂，漏礦漿，磨損機體等問題。

　?。?）滾動軸承。將滑動軸承改造為重載調(diào)心滾子軸承，在新制作筒體法蘭式大端蓋的中空軸上過盈整體壓制調(diào)心滾子軸承。

　?。?）軸承座。制作新的軸承座，將球面瓦改造為與重載調(diào)心滾子軸承相配合的外圈結(jié)構(gòu)。其中，傳動結(jié)構(gòu)在出料端，所以將出料端軸承座設(shè)計為定位軸承座；將球磨機的膨脹間隙設(shè)置在進料端。因此，進料端軸承座的軸承外圈需設(shè)計有30mm的活動間隙。

　?。?）滾動軸承潤滑。重載調(diào)心滾子軸承潤滑采用3號鋰基脂。

　　（5）滾動軸承密封。由于重載調(diào)心滾子軸承采用甘油潤滑，軸承在運行中溫度不高，因此采用毛氈密封。

　　2.2.2　MQY1830×8000型長筒球磨機

　　二段、三段磨礦采用MQY1830×8000型長筒球磨機，改造過程中，保持電氣控制、拖動、傳動系統(tǒng)、設(shè)備基礎(chǔ)等不變，對現(xiàn)有球磨機的筒體和大齒圈進行改造。

　?。?）中空軸法蘭。由于MQY1830×8000型長筒球磨機的中空軸連接端蓋可承受負荷扭矩，因此考慮不改動中空軸法蘭結(jié)構(gòu)。

　?。?）滾動軸承。將滑動軸承改造為重載調(diào)心滾子軸承，滾動軸承內(nèi)圈制作為雙面圓環(huán)式漲緊套，由雙頭螺絲兩頭緊固，張緊軸承內(nèi)圈與中空軸的配合。球面瓦改為與滾動軸承相配合的軸承外圈結(jié)構(gòu)。

　?。?）軸承座。制作新軸承座，將球面瓦改為與重載調(diào)心滾子軸承相配合的外圈結(jié)構(gòu)。其中，傳動結(jié)構(gòu)在出料端，因此將出料端軸承座設(shè)計為定位軸承座；將球磨機的膨脹間隙設(shè)置在進料端。因此，進料端軸承座的軸承外圈需設(shè)計有30mm的活動間隙。

　　（4）滾動軸承潤滑。重載調(diào)心滾子軸承潤滑采用3號鋰基脂。

　?。?）滾動軸承密封。由于重載調(diào)心滾子軸承采用甘油潤滑，軸承在運行中溫度不高，因此采用毛氈密封。

　　2.3改造效果

　　球磨機軸承改造所需部件由球磨機制造單位加工制作，工期2個月，完成后由該公司選礦廠自行安裝，一次性試車成功，正常投入使用。經(jīng)工業(yè)應(yīng)用取得了以下的效果：

　　（1）提高生產(chǎn)能力，增加企業(yè)效益。一段磨礦球磨機端蓋改造完成后，其處理能力提高3%左右，每天多處理礦石約75t，多產(chǎn)鐵精粉約30t，增加效益約1.05萬元，年增加效益約346萬元。

　　（2）從節(jié)能角度看，改造后，僅一段、三段磨礦4臺球磨機每天節(jié)約用電2175kW·h，年節(jié)約用電720000kW·h。

　?。?）將球磨機主軸承由老式的滑動軸承改造為重載調(diào)心滾子軸承，由于設(shè)備運轉(zhuǎn)的摩擦系數(shù)降低，設(shè)備啟動電流下降20%，運行電流下降8%，節(jié)約用電8%，這樣僅一段、三段磨礦4臺球磨機每天節(jié)約用電約2175kW·h，節(jié)約電費約1087.2元，年節(jié)約電費約35.87萬元。

　　（4）重載調(diào)心滾子軸承節(jié)省潤滑油。滑動軸承球磨機由于主軸摩擦系數(shù)大，運行溫度高，潤滑油老化快，使用時間短，一般半年更換1次；重載調(diào)心滾子軸承球磨機由于主軸摩擦系數(shù)小，運行溫度低，潤滑油老化慢，采用甘油潤滑，年節(jié)約油料消耗80%，年節(jié)約費用4.6萬元。

　?。?）重載調(diào)心滾子軸承使用壽命長，節(jié)省檢修、維護費用。解決滑動軸承易燒瓦造成停產(chǎn)的問題，降低故障率?；瑒虞S承的使用壽命為1~2a，改為重載調(diào)心滾子軸承后，使用壽命可延長至8~15a，節(jié)省費用約5萬元/a。

　　3　結(jié)論

　?。?）重載調(diào)心滾子軸承在該公司選礦廠球磨機上的成功應(yīng)用，達到了節(jié)省電費、減少維護保養(yǎng)費用、提高處理能力、提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率的目的，經(jīng)濟效益十分顯著。

　?。?）在國家大力提倡節(jié)能降耗的情況下，對球磨機這一高耗能設(shè)備進行滾動軸承的改造，提高了球磨機的傳動效率，降低了球磨機的電能消耗，為國家節(jié)約能源的同時，也為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益。