磨機(jī)是一種典型的粉磨設(shè)備，在金屬、非金屬 選礦以及冶金、建材、化工和電力等行業(yè)的粉碎作業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。主軸承是礦用磨機(jī)的重要部件之一，不僅承受筒體、磨料和礦漿等產(chǎn)生的靜負(fù)荷，而且承受轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磨料拋、瀉所產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷，以及給料過(guò)程中的沖擊負(fù)荷，其量值往往達(dá)到數(shù)百噸。

目前礦用磨機(jī)的主軸承主要有動(dòng)靜壓軸承、靜壓軸承和滑履軸承等，總的來(lái)說(shuō)，這幾種軸承都屬于滑動(dòng)軸承范疇，但各有特點(diǎn)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器的性能以及環(huán)保節(jié)能等方面的要求也越來(lái)越高，在磨機(jī)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中對(duì)主軸承的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)要求也大大提高；其次，隨著球磨機(jī)規(guī)格的增大，軸頸直徑也隨之增大，軸承系統(tǒng)需要能承受由更高負(fù)荷和更大軸頸共同產(chǎn)生的大軸頸變形。故選用合適的主軸承就顯得尤為重要。在總結(jié)幾種常用主軸承的基礎(chǔ)上，探討了不同類型主軸承的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了主軸承的選用原則及方法。

1 礦用磨機(jī)主軸承的類型及特點(diǎn)

1.1動(dòng)靜壓軸承

最初磨機(jī)規(guī)格較小時(shí)，基本上都是用此類主軸承。其工作原理是，磨機(jī)還沒(méi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，先啟動(dòng)潤(rùn)滑站的高壓泵，高壓油進(jìn)入到主軸承的油腔中頂起中空軸，在軸承和中空軸之間形成一層油膜，當(dāng)磨機(jī)筒體開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用軸承的楔形油腔產(chǎn)生的動(dòng)壓效應(yīng)，在軸承和中空軸之間形成一層穩(wěn)定的油膜，同時(shí)潤(rùn)滑站的高壓系統(tǒng)停止供油，低壓系統(tǒng)向主軸承的頂部供 低壓油，低壓油灑在旋轉(zhuǎn)的中空軸上，對(duì)已經(jīng)形成的油膜進(jìn)行油量補(bǔ)充。動(dòng)靜壓軸承的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

動(dòng)靜壓軸承軸瓦上只有一個(gè)高壓油口，軸瓦表面覆蓋了一層巴氏合金，軸承在啟動(dòng)之后，即正常工況下為動(dòng)壓潤(rùn)滑，由于軸承的平均比壓小于彈流潤(rùn)滑理論的平均比壓(基數(shù)為107），而且軸承的轉(zhuǎn)速較低， 故屬于低速重載軸承潤(rùn)滑理論。靜壓油腔在常工作時(shí)為封閉油腔，且面積較小，對(duì)動(dòng)壓承載力影響較小，因此動(dòng)壓軸承壓力計(jì)算時(shí)可以略去。

承載能力系數(shù)

式中：F為外載荷；ψ為相對(duì)間隙；η為潤(rùn)滑油在軸承平均工作溫度下的動(dòng)力黏度；D為軸承直徑；ω為中空軸角速度；B1為軸承寬度。

由式（1）可知，影響軸承的承載能力參數(shù)有潤(rùn)滑油黏度、軸承直徑、軸承寬度、軸頸轉(zhuǎn)速、相對(duì)間隙以及軸承的結(jié)構(gòu)。在軸承潤(rùn)滑油、軸頸直徑和轉(zhuǎn)速確定的情況下，主要受到寬度和相對(duì)間隙的影響，特別是相對(duì)間隙，這也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

相對(duì)間隙有以下經(jīng)驗(yàn)公式

式中n為中空軸轉(zhuǎn)速。

由此可知，在磨機(jī)主體都確定的情況下，影響動(dòng)靜壓軸承主要承載能力的因素只有軸承寬度。軸承越寬，其承載能力強(qiáng)，但增加軸承寬度，中空軸的寬度也相應(yīng)增加了，這無(wú)疑增加了磨機(jī)的成本；所以軸承寬度不能增加太多，這就限制了動(dòng)靜壓軸承的承載能力。由于在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不用再往軸承中供高壓油，所以對(duì)動(dòng)靜壓軸承相配套的潤(rùn)滑站的高壓系統(tǒng)要求相對(duì)較低，故潤(rùn)滑站的成本要相對(duì)較低些。

1.2靜壓軸承

隨著磨機(jī)規(guī)格的不斷增大，動(dòng)靜壓軸承已不能滿足磨機(jī)的發(fā)展要靜壓軸承。其工作原理是，在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中液壓系統(tǒng)持續(xù)向軸承供高壓油,依靠高壓油使軸承和中空軸之間形成承裁油膜，使軸頸和軸承相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)處于完全液體摩擦狀態(tài): 摩擦因數(shù)很小，一般在0.000 1-0.0004之間，因此啟動(dòng)力矩小,效率高。靜壓軸承的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

靜壓軸承的油膜不像動(dòng)壓軸承的油膜那樣受到速度的限制，因此能在極低或極高的轉(zhuǎn)速下正常工作，油膜剛性大，具有良好的吸振性。由于靜壓軸承是依靠高壓油的壓力形成承載油膜，所以其承載能力越取決于液壓系統(tǒng)，對(duì)于液壓系統(tǒng)要求較高，因此和靜壓軸承相配套的液壓系統(tǒng)成本相對(duì)較高。

1.3 滑履軸承

隨著超大規(guī)格礦用磨機(jī)的出現(xiàn)，滑履磨機(jī)開始應(yīng)用到礦用磨機(jī)中。礦用磨機(jī)使用的滑履軸承通常為四滑履結(jié)構(gòu)，軸承表面采用巴氏合金，滑履（托瓦）下部凸球體為球面結(jié)構(gòu)，能自動(dòng)調(diào)整，允許磨機(jī)有一定變形和軸向伸縮，軸承表面不受損壞。軸承采用高壓強(qiáng)制潤(rùn)滑，每個(gè)托瓦瓦面上有5個(gè)油腔，其中中間為主油腔，四周4個(gè)為副油控。磨機(jī)啟動(dòng)前和運(yùn)轉(zhuǎn)中一直供高壓油，高壓油經(jīng)分流馬達(dá)進(jìn)入托瓦主油腔，經(jīng)節(jié)流器分流至副油腔進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證油膜厚度一致，為磨機(jī)運(yùn)行提供不間斷的靜膜(> 0.1 mm), 磨機(jī)運(yùn)行中高壓油路的壓力指示可以用來(lái)間接反映磨機(jī)負(fù)栽的情況。當(dāng)磨機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高壓油仍將軸頸浮起，軸頸在托瓦中逐漸停運(yùn)，使瓦面不被擦傷。在磨機(jī)啟動(dòng)之前。向凸球體球面供入高壓油。以便于球面自調(diào)心，磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)約15min后停止此路高壓油。每個(gè)止推瓦塊的2個(gè)止推面上各有1個(gè)油槍，磨機(jī)啟動(dòng)前和運(yùn)轉(zhuǎn)中一直供高壓油。每個(gè)滑履下面有液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可調(diào)節(jié)滑履高度，單個(gè)滑履拆除不需要頂起磨機(jī)。油封外罩可以完全罩住磨機(jī)回轉(zhuǎn)部軸承表面，外罩設(shè)有檢修口、可活動(dòng)檢查門，并用油脂密封，滑履軸承的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3可以看出，整體軸承分解為數(shù)個(gè)單獨(dú)的滑履，支撐在球磨機(jī)通體的滑環(huán)上。大型球磨機(jī)采用這個(gè)結(jié)構(gòu)，在縮短2個(gè)軸承的間距，改善筒體受力狀態(tài)，進(jìn)出料口尺寸不受軸頸限制，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，同時(shí)其調(diào)試比較麻煩。

2 主軸承的對(duì)比分析及選用

主軸承的選用既要滿足磨機(jī)承載能力的要求，又要考慮成本。動(dòng)靜壓主軸承由于受軸承寬度的限制，能力有限，但其相配套的潤(rùn)滑站成本較低，故動(dòng)靜壓軸承常用于中小磨機(jī)上；靜壓軸承承載能力高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但由于對(duì)潤(rùn)滑站的要求較高，導(dǎo)致潤(rùn)滑站的成本提高，故靜壓軸承常用于大磨機(jī)上；滑履軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本身的制造成本較高，且用于礦用磨機(jī)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，故通常只有在特大型磨機(jī)上才會(huì)選用滑履軸承。此外，從可靠性角度看，動(dòng)靜壓軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，依靠軸瓦和中空軸相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)形成的動(dòng)態(tài)油膜承載負(fù)荷，油膜的厚度和質(zhì)量與軸承本身的制造和安裝有很大關(guān)系，發(fā)生故障的概率相對(duì)高一些，可靠性低；靜壓軸承正常工作時(shí)，依靠高壓油將中空軸頂起，在瓦和軸之間形成一層高壓油膜，即使軸承的制造和安裝出現(xiàn)一些誤差，對(duì)高壓油膜的形成也不會(huì)產(chǎn)生太大影響，所以可靠性高一些；滑履軸承由于本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在實(shí)際安裝中，調(diào)節(jié)4個(gè)滑履塊的同步性非常困難，調(diào)整完正常運(yùn)轉(zhuǎn)后也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同步的現(xiàn)象，所以容易出現(xiàn)故障，可靠性低。3種主軸承的對(duì)比如表1所列。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)3種不同的主軸承進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了主軸承的選用原則，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析了這3種主軸承的適用情況，為礦用磨機(jī)主軸承的選用提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

《礦山機(jī)械》第43卷2015年第四期 作者：馮靜霞，王曉兵，杜明凱，等