管磨机主轴承润滑油的选择及报警温度的确定
水泥 2007-02-13
长期以来，关于球磨机主轴承、滑履轴承(因两者具有共性，本文主要以磨机主轴承为例)润滑油的选择，在不少磨机技术文件中注明:冬用油N100(或HJ-50)；夏用油N150(或HJ-90)。显然，上述用油的选择依据是环境温度。其实，选择油品不仅和环境温度有关，而且和磨机内粉磨物料的温度和冷却水的温度等因素有关。况且我国幅员辽阔，各地冬季不完全一样，若按上述标准选择润滑油，磨机用户便得不到要领，难以适从。
有的文件中还规定主轴承的瓦温不得超过60～65℃，否则要报警及断开主电动机。因此在实际生产中，当磨机轴瓦温度超过上述值时，不少厂采用加大磨机主轴承稀油站的规格，增加轴瓦冷却水的流量的方法，甚至于在轴瓦轴承合金中铺设冷却水，以达到降温的目的。如果实在不行则将磨机开开停停，直接影响了生产。
本文通过对润滑油的特性以及影响磨机轴瓦温度的各个方面进行分析，认为应综合考虑确定轴瓦温度。
1 合理选择油的粘度保障主轴承正常运转
目前，现代化的磨机轴承都采用高压油静压起动，形成静压油膜，而运转时则产生动压油膜。不管怎样，轴、轴瓦之间必须要有具有一定承载能力、一定厚度的油膜存在，将两者隔开。
要形成具有足够承载能力的油膜，油的粘度是至关重要的。润滑油必须具备合适的粘度，粘度过小，油在巨大压力下被挤出，失去了油膜，运转的轴和轴瓦便会发生金属摩擦，烧瓦现象即刻发生。若油的粘度过大，油不易流入配合间隙，同样也会发生金属接触，烧瓦同样发生，因此，选择合适的润滑油粘度是保障磨机主轴承正常运转的重要因素。
2 选择润滑油粘度的三要素
油粘度的选择和轴承比压、中空轴线速度和油温三要素有关。
轴承的比压越大，需要油的粘度应越大，这样可提高油膜的承载能力；轴的线速度越高，油膜越容易形成，粘度可适当降低；油温越高，润滑油变稀，油膜承载能力便下降，因此要用粘度稍高的油。反之亦然。
就磨机主轴承而言，其轴承比压是在1.6～1.9N/mm2范围内；线速度是在1.2～3.6m/s范围内，一旦磨机已经投入运行，比压和线速度已经不能改变，是一常数，因此影响粘度的只能是油温这个要素。这里必须指出，磨机主轴承的油温是指埋设在轴瓦中的端面热电阻的温度，因为它非常接近轴承摩擦副中的油温。
3 影响磨机主轴瓦温度的因素
3.1 摩擦产生热的影响
中空轴和轴瓦相对转动，摩擦生热，严格地说是两者之间的油膜受剪切而产生的热量，使轴承温度升高，其数值相对较小。
3.2 受研磨体粉碎物料时产生热量的影响
磨机在运转时，研磨物料的功仅占总能耗的一小部分，而大部分能量都转变为热能和声能。为此，物料在获得大量热量，流经出料中空轴或滑环时，热量就传递给轴瓦。例如，装有磨内喷水装置的水泥磨出料温度为120℃左右。若无喷水装置，而进磨熟料又未充分冷却时，出磨物料可达160℃以上。如此高温度的物料源源不断地流经中空轴及滑环，具有极大的热容量，会使主轴承瓦温大幅度上升，此时轴瓦温度可高达70～80℃或更高。
物料传递给主轴瓦的热量，促使轴瓦温升的比例是最大的。
3.3 受磨机类型的影响
由于磨机类型不同，对轴瓦温升的影响是不同的。
湿法原料磨加入的是料浆，磨内温升不高，出料主轴承的瓦温是最低的；水泥磨出料主轴瓦的温度是最高的；烘干原料磨及风扫煤磨在进料的同时还要通热风，若用窑尾废气烘干物料，进风温度达350℃；若用辅助热风炉，入磨气体温度达450℃。这样进料主轴承的温度较一般的磨机要高。
3.4 受磨机结构的影响
磨机进、出料螺旋筒(锥套)和中空轴之间设有隔热层，为的是减少物料传递到中空轴乃至轴瓦上的热量。有的磨机隔热层很薄(图1)，有的磨机隔热层较厚(图2)。对于水泥磨出料主轴承而言，希望有较厚的隔热层来阻隔热量的传递。
又如滑履轴承，挑出筒体外的滑环(图3)，因为远离物料，温度较低。而焊接滑环(图4)，因为贴近物料，它和衬板之间又无隔热层，因此轴瓦的温度是最高的，最高可达85～90℃。
3.5 受磨机周围环境温度的影响
磨机周围环境温度也影响轴瓦的温度。例如季节、地埋位置，甚至包括车间的通风程度等。笔者曾见过某水泥厂，煤磨无厂房，直接被放置在回转窑旁，环境温度极高，磨机工况十分恶劣，在这种情况下环境温度对瓦温的影响因素急剧增加。
3.6 主轴承冷却水温及冷却水量的影响
磨机主轴承用水包括两个方面，一是主轴瓦内的窜水，二是主轴承稀油站中水冷却器用水。
冷却水的水温及水量对瓦温影响也是较大的，尤其是水温。因为水源有所不同，有的厂用河水或湖水，有的厂用地下水，因此冷却水的入水温度是有差别的。水温也受季节的影响。某一水泥厂地处太湖边，在炎热的夏季太湖浅水区的水已被晒得发烫，根本起不到冷却水的作用，此时轴瓦温度就会上升。反之，用地下水降温效果就十分明显。
诚然，当瓦温偏高，冷却水入水温度又不能改变时，加大水量进行降温也是可取的。
3.7 外设稀油站的影响
磨机主轴承稀油站有两个作用。第一，供给建立动压油膜所需的油量；第二，带走多余的热量，给轴瓦降温。通常，使主轴承形成动压油膜的油量约6～10L/min就够了，而FLS公司用的是16L/min。我国通常用25L/min，有的甚至于用到45L/min。这里便包含了带走热量所需要的润滑油量。
4 磨机主轴承润滑油的选择及报警温度的确定
综上所述，影响磨机主轴承正常运转的条件是:是否建立起具有支承能力的油膜，而油膜和油的粘度有关，而油粘度直接受油温即瓦温的影响。因此选择什么牌号的油关键是在瓦温这个因素上。
我国工业用润滑油是以该油在40℃时的运动粘度为牌号的。如N320是指该油在40℃时的运动粘度为320mm2/s。当然，在磨机运转时，轴承摩擦副中的油温并非40℃，而是工况温度。此时的粘度并非320mm2/s，而是某一特定的值。该值可以通过粘温曲线图查得。
一般矿物油，粘度指数为95时，40℃时的粘度和100℃时的运动粘度对应值约为表1。
| 牌号 | 40℃ | 100℃ |
|---|---|---|
| N150 | 150 | 14 |
| N220 | 220 | 18 |
| N320 | 320 | 24 |
| N460 | 460 | 32 |
| N680 | 680 | 40 |
注：表中粘度是一个平均值，对不同的油品都应有和一个粘度范围。
根据生产实践，轴瓦温度和主轴承用油牌号之间的关系如表2所示。
| 牌号 | 油温/℃ | 主电动机断开及报警温度/℃ |
|---|---|---|
| N220 | 25～40 | 40 |
| N320 | 40～65 | 65 |
| N460 | 65～85 | 85 |
注：报警信号可以和主电动机断开同步发生，也可以提前5℃报警。
双滑履的焊接滑环由于和衬板直接接触，瓦温是最高的，润滑油的牌号及报警温度还需增加。
判断一台新磨机应使用哪一种油，应根据环境温度、冷却水温度及流量、粉磨物料的温度、磨机的型式等等因素来综合判断轴瓦可能处在的温度范围，然后选择某种牌号的润滑油。在生产实践中再加以调整，生产稳定后使用润滑油的牌号便固定下来了。
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