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TIMKEN轴承在水泥行业的应用

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 文章来源:timken编辑:铁姆肯时间:2019-08-09 10:16

 现代水泥厂每天用斗式提升机运送数不清的材料。这些机器对世界各地的水泥厂高效并盈利地运营至关重要。
       轴承更换是大型回转机械(如斗式提升机)用户的常见作业,通常会导致大量的维护成本和停机。由于斗式提升机的外形尺寸,轴承更换绝非易事,需要经过充分培训的人员、专门的工具设备(如起重机、提升机和脚手架)以及严格规范的流程以确保作业安全。
       铁姆肯公司为重工业提供轴承产品的历史已经超过了一个世纪,十分了解水泥厂的运行特点以及工程师和维护专业人员为提高效率而承担的巨大压力。
       事实上,水泥设备是轴承最恶劣的工作环境之一,其不断受到污染和潮湿的威胁。虽然很容易认为类似的轴承可以提供差不多的性能,但事实上真正适用的设计可能会有很大的不同。例如,有些设计擅长在具有挑战性的应用中创造新的优势,正如下面斗式提升机的案例:通过使日常维护变得更简单来削减代价高昂的停机时间。
 
 
有充分的理由改变
       所有斗式提升机在运行时都使用轴承座来保护轴承,其中大多数为剖分式设计——在这种设计中,可以很容易地拆下轴承座的上半部分以检查轴承,轴承通常是整体式调心滚子轴承。不过,更换轴承时还是要将轴抬起,而且很多情况下需要将辅机移开以取出轴承,这就意味着需要起重机。一般情况下,斗式提升机维修的起重机租赁期为三天,一天将起重机运至现场,一天进行更换,一天返还起重机。
       然而,有一种新颖的方法让一家欧洲水泥厂在保持斗式提升机运行方面节省了大量的时间和费用。在该水泥厂,由两条链条连接的翻斗将破碎的石灰石带到35米高的预热器塔的顶部,轴本身支撑最高达14吨的重量。假如驱动侧主滑轮轴承出现故障,需要三个工作日才能拆下并更换。这是因为轴承卡在斗式提升机驱动皮带轮和齿轮箱或马达总成之间。维修费用包括最多72小时的生产损失时间和租用30吨起重机的租金。 最近,TIMKEN轴承的一位服务工程师进行了一次实地考察,建议将原来的调心滚子轴承改为剖分式带座圆柱滚子轴承单元。这不仅保证更长的轴承使用寿命,而且还减少了更换轴承所需的时间。同时,该设计还提供一种更有效的密封方式,以增强碎屑工况下对轴承的保护。
 
使用剖分式轴承节省成本
       数十年来,TIMKEN轴承®剖分式带座轴承单元被用来简化恶劣工况下的轴承安装和拆卸。这种带座轴承单元最大的特点是“剖分到轴”的设计。这种设计使装配时间最多可减少90%,有助于工厂和其他工业设施避免生产损失。这与传统的剖分单元解决方案相比,后者只有壳体(而非轴承)是剖分的。
       剖分式带座圆柱滚子轴承单元之所以更加便利是因为它们可以在不需要穿过轴端的情况下进行安装。相反,轴承可以围绕着轴进行安装。这节省了大量时间,因为无需拆卸其他驱动部件(轴由千斤顶支撑,轴承和壳体安装在轴周围)。
 
巧妙的保持架夹具
       在与水泥厂的维护团队会面时,TIMKEN轴承服务工程师还强调剖分式带座轴承单元通常可以简便快捷地组装;但是,有些设计是通过一个非固定夹将保持架的两半夹在一起。正如许多维修专业人员所经历的那样,这些夹子在装配过程中容易脱落,并且很容易丢失(或经常从斗式提升机顶部掉落),导致维修工作中断并进一步推迟生产。
       为了解决这一问题,TIMKEN轴承开发了一种剖分式带座圆柱滚子轴承单元,创新性地在一半保持架上设计一个固定的夹子。该夹子牢固地连接到保持架的一半(通过螺旋销),并易于固定到另一半,不会有丢失夹的风险。由于没有小零件需要占手,这种设计还可以有效地让技术人员解放双手来加快安装速度,特别是在狭窄的工作区。
 
坚固的保持架
      TIMKEN轴承还花时间与水泥厂讨论了精密机械加工的、兜孔式的黄铜保持架如何提供最佳效果,以及如何在剖分式滚子轴承应用中优于冲压钢、铸铝和成型高分子材料。
       维修工程师解释说,虽然钢保持架适用于绝大多数轴承,但黄铜具有更高的刚性、强度和抗冲击载荷能力,以及保持架和滚动体之间更好的润滑。与其他材料不同的是,黄铜的磨损是线性的,这使得它非常适合于状态监测和采取预防措施以提醒设备维护。
       此外,TIMKEN轴承这种全机加工的黄铜保持架可以通过精确引导滚动体来提高轴承的可靠性。与冲压钢、铸铝或高分子材料相比,机加工的兜孔式铜保持架是防止滚子偏移的更好选择,以避免因轴承滚道边缘负载而降低轴承的寿命。
 
无需重新设计
       尽管剖分式带座滚子轴承单元可以为斗式提升机等应用带来好处,但如果需要昂贵的重新设计,许多工厂管理人员在考虑用它们来代替传统的SAF、SN和SD带座轴承单元时会比较谨慎。用剖分式带座滚子轴承单元更换标常规产品时的一个常见问题是,剖分式滚子轴承的底座至轴中心线的位置通常较高,这意味着在安装新轴承之前必须对机器进行修改。
      考虑到这一困难,TIMKEN轴承设计了剖分式带座圆柱滚子轴承单元,作为SAF/SN/SD轴承座的直接、嵌入式替换选项。这节省了客户进行改造的时间,使工厂人员能够专注于生产。
       此外,在现场更换过程中,TIMKEN轴承发现,客户只有在安装好轴承座后才能获得剖分式轴承的好处。这是因为他们为了安装新轴承,需要提升和拆卸轴和相邻设备。作为回应,TIMKEN轴承提供了一种低于轴高度的带角度的剖分式轴承座,这意味着在轴承和轴承箱组装之前可以将轴承座滑到轴下。这种设计可以方便地更换标准轴承座单元,因为螺栓孔、螺栓间距、轴承座中心高和轴直径都与SAF/SN/SD相一致。
 
更强的支持
      TIMKEN轴承向其客户强调,与传统的选择相比,剖分式带座滚子轴承单元提供同等或更高的可靠性对实现维护时间的缩短非常重要。如果轴承无法在工业环境中生存,它将无法提高效率和节约成本。重要的是,轴承座和轴承箱的设计必须能够应对应用中施加的机械应力,以及任何环境危害,如研磨材料或极端温度。
       为了解决这一问题,TIMKEN轴承工程师研究了构成支撑座半体的铸件形状,发现在轴承座铸造盖上设计加强梁可显著提高刚性,并在恶劣条件下提供额外的稳定性。这种更坚固的设计,具有双腹板和ASTM48A-35级铸铁的厚截面,使分体式外壳坚固耐用,从而提高轴承寿命。
 
 
显著的效果
       欧洲水泥厂对TIMKEN轴承提供的快速响应感到满意,并批准了将其斗式提升机轴承改为具有较低维护成本的剖分式带座圆柱滚子轴承单元设计的建议。几个月后,工厂正在考虑在未来一年升级其他重型机器的轴承解决方案。
       对于水泥制造商来说,这证明了更睿智、更坚固的解决方案通常来自对关键设备内部工作有深入了解的部件供应商。只有做到这一点,方能成为工厂运行的可靠伙伴。
 
关于作者
       Ryan Fernandes是TIMKEN轴承公司的高级应用工程师。他专注于轴承和带座单元在水泥和集料行业的应用。他的专长包括轴承系统分析和优化,以及轧机、齿轮箱、破碎机、振动筛、风扇和物料输送等机械的轴承损伤分析。
      Fabiana Maggico是重工业全球市场经理。这些行业包括采矿,冶金,水泥、骨料、纸浆和造纸。在从巴西移居美国之前,她在TIMKEN轴承公司担任过多个职位,包括销售经理和工业分销客户经理。在加入TIMKEN轴承公司之前,她获得机械工程学士学位。
 

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