红星Φ2200×6500球磨机的静压轴承设计

近几年来，由于能源费用增长，矿石品位的下降，降低建设投资和生产费用是世界各国矿山工业面临的一个严峻问题，采用高产大型设备是现代选矿厂建设的主要倾向，作为重要选矿设备的球磨机，其结构的大型化已成为技术发展的方向。轴承作为球磨机的关键部件，其工作的稳定性，直接影响球磨机能否正常运行，一旦发生故障，往往给企业带来巨大的经济损失。

球磨机主轴承承受筒体、磨料、矿浆等产生的静负荷及转动过程中磨料抛落、泻落产生的动负荷，并伴有给料过程的冲击负荷，其数值往往达上百吨或数百吨，处于重载、低速恶劣环境下工作，因而对其承载能力、可靠性、寿命、维护及能耗提出了很高的要求。静压轴承具有承载能力大，使用寿命长等优点，因此在大型球磨机上广泛使用。静压轴承的供油系统的流量和油压等参数的选取和轴承材料的选择，对静压轴承的工作性能和使用寿命显得尤为重要。红星球磨机专家利用了现代的设计方法—有限元法对静压轴承进行了设计计算和分析，这对提高静压轴承设计水平具有重要的意义。

主要工作和成果

我们以红星Φ2200×6500球磨机为研究对象，经过大量的研究工作以后，总结归纳了国内、外球磨机轴承的类型和应用概况，以及静压轴承的研究现状；介绍了静压轴承的工作原理，分析了球磨机静压轴承的结构特点；计算了球磨机在满载静止和正常运转情况下的轴承外载荷，利用了计算流体动力学有限元法对静压轴承进行了流体仿真分析；在静压轴承无润滑油的情况下对中空轴与轴承接触进行了仿真计算。得出了以下的结论：

1、用ANSYS中的 APDL语言编制的程序，可方便的根据轴承外载荷确定油腔压力及所需要的流量。

2、分析了中空轴转动时对流量及承载能力的影响，动压的存在使承载能力有所增加，但在本文所讨论的低速重载情况下，增加的承载力很小，转动时对供油系统的高压润滑油的总流量影响不大，但需要一定量的低压润滑油在中空轴切入一侧作为流量的补偿，保持油膜的连续性。

3、通过计算得到了油膜的承载能力与油腔的偏位角关系曲线，承载能力随油腔的偏位角的增大而增大，在30度时达到最大，然后随油腔的偏位角增大而减小。

4、通过仿真计算给出了在满足最大承载能力及最小油膜厚度情况下，半径间隙和高压油流量的关系曲线，结果表明半径间隙对所需流量的影响很大。

5、对在不同润滑油粘度情况下进行了仿真计算，得出了在满足承载能力及最小油膜厚度要求时，不同粘度的润滑油与供油系统所需高压油流量的关系曲线，对于低速重载静压轴承应采用高粘度的润滑油。

6、建立了基于球磨机整体结构的计算机仿真模型，并进行对中空轴与轴瓦合金、轴承衬体与鞍形座之间进行了接触分析计算。通过计算轴瓦合金表面的最大接触压力小于许用值，从而验证了该球磨机静压轴承的轴瓦合金材料的选择是合理的。同时也对球磨机各部件在满载静止情况下刚度和强度进行了校核，结果表明都满足要求。