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单向推力球轴承在某大型离心分离机中的应用
作者：bearingpower 发表时间：2010-12-12
1 结构设计方案 某大型离心机采用立式结构，上端给料。离心机的旋转分离鼓直径为1 000 n?n，旋转部分重量在工作过程中达到2 000 kg。这样就使立轴同时要达到1 500 r／roan的转速，因而对底端轴承所承载的轴向力要求较高。在综合考虑了各方面因素的情况下，决定采用单向推力球轴承51316，同时由于立轴纵向跨度大，为了上下轴承在旋转过程中达到较高的同心，在推力球轴承上部采用调心球轴承111218，结构见图1。但由于单向推力球轴承基本不能承受径向力，因此在其下端加一件球面垫圈，在其上端加一个调心球轴承。这样，可保证单向推力球轴承只承受轴承载荷，径向载荷由调心球轴承承受。 http://www.mouldintl.com/time/edit/uploadfile/200891991026962 润滑方式的选择 在考虑轴承的润滑时，由于对类似情况没有相关的参考资料，对于此种工况下的轴承发热量没有一个可靠的计算方法。同时，在试算过程中，根据轴承的外径d(mm)和轴承高度／t(mm)的dh的平方根所确定的轴承极限转速和轴承本身的性能参数都显示，该使用工况接近轴承的极限转速。为了提高安全性和可靠性，决定采用大流量循环油润滑，循环油的开口管路如图1所示。在调心球轴承上端面附近设进油口pl和单向推力球轴承的上端设进油口p2，在轴承腔的底端设出油口，润滑油的流量为10 l／min。对于循环油，没有采取强制冷却，而是采取了加大循环箱的方法，将其容积提高到100 l。在试车过程中，对轴承循环油的温升进行检测，试验证明此种结构和润滑方式是可行的，在超过3o天，每天运行4 h以上的试车过程中没有发现异常现象，最大温升在1o ℃左右。 3 轴承功率损失计算 在滚动轴承中，用来评价摩擦的方法一般有两种，即摩擦力矩法和摩擦系数法。把滚动轴承作为机械元件考虑时，用与消耗功率成正比关系的摩擦力矩来表示轴承的摩擦较为便利，摩擦力矩m为载荷项ml和速度项mo的和。 m =ml+ m o 这里，采用机床轴承设计中用的较普遍的palmgren提出的算法。mo反映了润滑剂的流体动力损耗，在运动粘度v(mm2／s)与转速n(r／min)的乘积vn大于2 000时 http://www.mouldintl.com/time/edit/uploadfile/200891991023246 载荷项m1反映了弹性滞后和局部差动滑动的摩擦损耗，可按照下式计算 http://www.mouldintl.com/time/edit/uploadfile/200891991034943式中：f1为与轴承类型和所受载荷有关的系数；p1为确定轴承摩擦力矩的计算载荷，n。 对于调心球轴承，由于在立轴使用中的轴向力和径向力很难实际定量确定，所以这里只给出具体的计算方法，具体数值仍需要进一步的测量才能确定。根据轴承参数：51316内径80mm，外径140mm，111218内径90 mm，外径160 mm。带入公式，求得的摩擦力矩见表1。 http://www.mouldintl.com/time/edit/uploadfile/200891991057616 式中：nf为摩擦损失功率，kw。 将求得的两个轴承的总摩擦力矩带人公式，求得总摩擦损失功率为0．479-0．661 kw。 http://www.mouldintl.com/time/edit/uploadfile/20089199117667 4 循环润滑油量计算 循环润滑时的润滑油量，主要是考虑冷却轴承等摩擦部位的需要。为了简化计算，假定所有摩擦热都由系统中循环的油液带走，则需油量可按照下式计算 http://www.mouldintl.com/time/edit/uploadfile/200891991122656 式中：△t为允许的最大温升，℃；nf为摩擦损失功率，kw；p为循环油流量，l／min。 循环油流量为10 l／min，由于最大温升不超过1o℃ ，此处按照1o oc带人公式计算求得循环油带走热量损失功率为2．86 kw。 5 功率损失计算分析 由以上的计算可以看出，循环润滑带走的功率损失远远超过理论推算出来的轴承摩擦损失功率。下面就其原因进行分析。 (1)由于调心轴承的轴向力和径向力无法定量地确定，在计算中没有考虑这部分摩擦损失。 (2)在循环油带走的热量中还要考虑管路里的功率损失，包括润滑油通过低压滤油器后的功率损失。 (3)由于润滑油充满整个轴承腔，同时轴承高速旋转，这样油的搅动会造成很大的功率损失，产生很大热量。 在3种原因中，搅油带来的功率损失和温升最大。由于该轴承腔体积较小，仅有0．1 l左右，这种情况下采用普通浸油润滑或者小流量润滑均不合适。若采用小流量润滑，流量的控制就是一个难点，流量小达不到润滑和冷却的效果，而流量大，一旦轴承腔内的油浸没了滚动体，同样也会引起搅油发热。因此决定采用本文的润滑冷却方式，即以10 l／min大流量循环润滑，带走轴承本身的摩擦功率损耗和搅油功率损失，从而控制其温升和发热。 6 结构改进 在制造、装配以及试车过程中，从对其结构的改进中也得到了一些启发，进一步的结构改进可以从以下几个方面考虑： (1)加大轴承腔的容积。 (2)加粗轴径，做成空心轴，同时在轴承内圈沿圆周方向在轴上打孔，使空心轴内的油可以通过轴承，与轴承腔内润滑油形成循环。 (3)将垫板调整为圆台形，直径顶在调心轴承的内圈上，这样可以简化结构，使结构更稳定。 7 结束语 文中讨论的结构和与其配套的润滑方式已经在样机中运转超过1 200 h，通过对单向推力球轴承在某大型离心机中应用的具体情况进行分析，对其结构以及运转中的轴承润滑和冷却进行了讨论，运行证明，此种情况下轴承的使用和润滑是完全可行的，而且轴承本身的发热量并不是温升的主要来源。并根据实际情况，对结构的进一步改进提出了建议。宁波金百联轴承有限公司总机电话：022-58059053 58059268 13102005112 87220519 销售电话：022-58059063 87222422（直拨）58059268 58059053 13102005112 87220519（转分机）采购部电话：022-87221977传真：022-23707785地址：天津市南开区华苑国际创业中心海泰信息广场B座212室E-mail：web@nskpc.com 网址：www.nskpc.com www.nkspc.com 金百联特种非标轴承网: www.skf365.com下一篇：NSK轴承在电力行业的应用
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