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技术中心

大型球磨机铜合金轴瓦烧瓦后的维修
胡子林 李晓燕 张贺
(北方重工集团有限公司矿业装备分公司)
  引言
  大型磨机轴承为滑动轴承静压润滑,是关系磨机运转好坏的一个重要因素。大型磨机轴承主要由铜瓦、腰鼓型轴承衬体、鞍形座等组成。如果轴承的铜瓦出现烧瓦事故,整个磨机都将无法运行,这会给企业带来极大的经济损失。如何能快速准确地处理大型磨机轴承铜瓦烧瓦事故,把企业经济损失降到最低。本文介绍了采用有限元法,快速准确确定铜瓦承载区域,成功修复某企业Ф5.5×9.5m溢流型球磨机轴承铜瓦烧瓦事故。
  1 铜瓦烧瓦情况介绍
  某企业Ф5.5×9.5m溢流型球磨机现场烧瓦情况见图1,图1为球磨机固定端(出料端)主轴承轴瓦,图上烧瓦严重的位置为靠近端盖一侧。同时瓦口也有烧瓦情况,这说明瓦在高温作用下发生了变形。
  在瓦口处的变形非常严重,瓦与衬体之间的最大缝隙8mm。此磨机轴承铜瓦烧瓦后变形严重,如何修复到烧瓦之前良好的润滑效果,成了一个巨大工程。烧瓦修复时要将瓦面与中空轴,瓦面与瓦背进行处理,使瓦面与中空轴、瓦背与瓦衬体的接触良好,保证瓦受载荷时不变形,保压效果好。中空轴与瓦之间才会有良好的润滑,未来设备在运行时,才不会再次出现磨机烧瓦事故。
  2 利用有限元法确定研瓦区域
  2.1有限元模型
  建立有限元模型,油膜是由磨机静压油站作用,在轴颈和轴瓦之间形成的,具有一定厚度和压力的润滑油。这些润滑油可以为运行的磨机提供良好的润滑。
  2.2划分油膜网格与施加约束
  ANSYS中FLOTRANCFD提供了两种单元,二维FLUID141单元和三维FLUID142单元。本文采用的是三维FLUID142六面体八节点单元。六面体单元具有一定的抗畸变能力,变形特性好,计算精度高等优点。采用映射网格法,把油膜分成规整的结构化网格。并在划分好的有限元模型上施加约束和载荷:油膜油腔范围内所有節点压力P=7MPa;轴承出口油膜断面上所有节点压力P=0;油膜与轴瓦接触表面上所有节点的速度Vx=Vy=Vz=0;油膜与轴颈接触表面上所有节点的速度Vx=Vy=0,Vz=wR1;施加约束和载荷后有限元模型如图2所示。
  图3(油膜压力分布云图)为满足Ф5.5×9.5m溢流型球磨机轴瓦最大负载时油膜压力分布云图,油膜压力分布即为轴瓦所受压力载荷分布。轴瓦上油膜分布云图深蓝色区域压力为零,这个区域在研瓦时只需保证瓦面与中空轴的接触良好;而瓦背研瓦时只需保证有油压的区域内,瓦背与轴瓦衬体之间接触良好。
  3 研瓦
  研磨瓦背,研磨时,在瓦背上涂红丹检查瓦背和轴承衬体的接触率,接触面上的接触点数为在每25×25mm2面积上不应少于2-3个点。根据有限元分析结果,研磨瓦背,使瓦背与轴瓦衬体之间的受力区域达到前述研瓦要求。保证瓦受力时,瓦不变形。
  研磨瓦面,研磨时,在瓦面上涂红丹检查瓦面和中空轴的接触率,接触面上的接触点数为在每25×25mm2面积上不应少于2-3个点。根据有限元分析结果,研磨瓦面,使瓦面与中空轴之间的受力区域达到前述研瓦要求。保证瓦受力时,瓦不变形。研好后的瓦安装到轴承衬体上,放回到主轴承中接好油管开启静压油站检查筒体浮起量(即油膜厚度)。筒体最小浮起量要大于0.2mm。用磨机慢速传动装置转动筒体,在圆周方向上检测4个点的筒体浮起量(油膜厚度)都在0.29mm左右,符合磨机运行条件。
  4 结束语
  运用有限元方法计算Ф5.5×9.5m溢流型球磨机主轴承油膜压力分布,确定主轴承轴瓦受力分布。根据主轴承轴瓦受力分布情况,确定研瓦工作区域,准确快速修复Ф5.5×9.5m溢流型球磨机主轴承铜合金轴瓦。大型磨机铜合金轴瓦的成功修复,为大型磨机使用企业提供了宝贵的维护经验。有限元方法不仅可以为大型磨机设计提供理论依据,同时也可以为大型磨机维修提供理论依据。
来源:《科技创新与应用》2017年16期
发布时间:2018-01-07


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