水下轴承总成在螺旋分级机中的应用分析及改造
发布时间：2013-06-20 浏览次数：791
谢基辉
（广西华银铝业有限公司，广西 百色 533700）
摘 要：螺旋分级机是铝土脱泥的关键设备，现就其水下轴承总成部分在工矿生产应用中遇到的问题进行了详细的分析，并提出了改进措施。经生产考核，改进后的设备可带来相当可观的经济效益。
关键词：螺旋分级机；水下轴承总成；水下瓦；存在问题；改进措施
1 背景
随着我国经济的迅速发展，矿产企业之间的竞争更为激烈，科学技术已成为企业之间的核心竞争力，而技术创新则是保证企业在竞争中立于不败之地的一把利剑。采矿业普遍存在着生产和技术落后、设备老化、资源条件差等问题，导致了产品质量不高，成本却较高，从而降低了企业的竞争力[1]。矿产分级过程是选矿生产中极为重要的环节，稳定的生产工艺可以降低消耗，优化选矿工序，达到较佳的经济指标。其中，分级机作为矿产分级的重要设备起到了很大作用。华银铝矿山铝土矿属岩溶堆积型矿床，特点是原矿含泥量大部分达到40％以上。矿山选矿工艺流程包括洗矿、破碎、排泥3个主要环节（图1），因为矿石粒度分布范围很宽，Z小颗粒小于 1mm，故原矿经过多道工序后由FG-20螺旋分级机对直线筛下石进行回收。它具有一定的沉降区域，适用于粗粒分级，可以获得大于100网目的溢流粒度。
2 螺旋分级机介绍
2.1 螺旋分级机结构
螺旋分级机主要用于洗矿，回收小颗粒矿石，属于整个选矿流程的公共设备。螺旋分级机主要由传动装置、螺旋装置、水下轴承总成（图2）、水槽等组成。水下轴承总成支撑螺旋轴，只承受径向力，不承受轴向力，完全浸没在液面下；采用干黄油润滑，通过压力油杯加油，应经常保持有油使其润滑，并避免漏油进入液体损害轴承。
（1）传动装置：主要包括电动机、减速机、大小皮带轮及大小齿轮。
（2）螺旋装置：包括螺旋轴、叶片、衬板。螺旋轴转动为右旋，叶片为实体，衬板材料一般有聚氨酯、中锰钒钛耐磨铸铁等。螺旋轴为空心轴，两轴端焊有法兰，分别与上部支座、下部支座联接以满足砂石的洗选、分级和脱水作业需要。
（3）水下轴承总成（下部支座）：螺旋下端在水槽内水线以下， 由下部支座支承，螺旋的轴向力由上部支承中的滚动轴承承担， 部支座不承受轴向力，只承受径向力，该支座安装在水槽下端的外面。下部支座中的下轴螺旋端由法兰联接，为保护短轴，其上压入一个不锈钢耐磨套，工作时在柔韧的橡胶水封中旋转，以保证下部支座长久使用后仍能密封良好。
（4）水槽：由槽体、左右溢流堰、进料箱等构成。槽体是不透水结构，左右溢流堰和进料箱与槽体螺栓联接，它们的结合处用橡胶板密封。槽体内一侧底面设计有弧形导料台，与螺旋上衬板外缘保持适当的间隙，以利于砂石向前推进；另一侧为排水沟，砂石中流出的水由此排出，在螺旋不断推进砂石、脱水过程中，避免水流向物料处。溢流堰装有调节板，其高度可以调整，以改变清洗水进入速度，可增大水头、改变清洗水的溢流速度。
2.2 螺旋分级机工作原理
螺旋分级机倾斜布置，在水槽的下部形成矿物沉淀，螺旋头部没入沉淀池内，经电动机驱动旋转，由沉淀池底部的多孔板完成清 洗、脱水、分级等过程。
2.3 运转及维修
在作业前应该空负荷运转至少1h，平稳后再带负荷运转[2]。
2.4 机器的润滑
减速机使用40#机油，机器首次加油1周后更换新机油，以后3～6个月更换1次。若工作环境改变，应合理缩短更换机油的时间。工作中减速机机体内的机油必须保持在规定的油面高度。
3 存在问题及分析
螺旋分级机的轴承座结构相当复杂，它通过紧配合套到螺旋轴上，可能存在以下问题：（1）下部轴承总成长期在液面下工作，密封容易失效，泥浆通过失效处进入轴承座，就会导致黄油变质，轴承缺油损坏。（2）下部轴承座是一个液下封闭的腔体，日常运行点 检维护比较困难。（3）轴承座散热不好，油容易变质，当油温超过65℃时，每增加10℃ ，油的氧化就加速1倍。而油一旦氧化后就会产生油泥、酸化物等，开始酸化变质，性能下降，更严重的是它还会造成轴承的润滑油道被积炭堵塞，使轴承润滑不良，减短轴承的使用寿命[3]。（4）因为下部轴承座的结构复杂，要对其进行检修就要首先把整个螺旋分级机的螺旋轴从槽箱吊出，然后从螺旋轴拔 出下部轴承座，Z后才能检修。（5）螺旋分级机属于洗矿流程的公共设备，只要螺旋分级机停止运行，整个洗矿流程也就被迫停止，所以其检修时间长短会直接影响洗矿流程其他设备的开动率。
4 改进措施
4.1 采用分离式水下瓦轴承总成结构代替水下轴承总成分离式水下瓦轴承总成结构如图3所示。
改造步骤：（1）新加工一个尾轴直接装入螺旋轴尾部，并把尾轴和螺旋轴用电焊焊牢；（2）尾轴另一端通过键装入一个轴套；（3）在槽箱尾部安装一个基座，用于安放支撑螺旋轴尾轴的一对上下配合轴瓦（由于下轴承完全浸没在水中，故其支承瓦俗称为“水下瓦"），因为整个螺旋轴的总重量将近10t，尾部水下瓦要承受的重量也达到了5t，所以选用的水下瓦必须在耐磨的同时还具备足够的强度。
通过对多种材料的比较，我们认为制造水下瓦体应优先考虑使用复合材料。用碳纤维增强树脂复合材料制成的水下瓦体具有如下优点：（1）比强度、比模量大，均为钢的3倍，瓦体重量轻、强度高（尤其抗压强度）、刚性好；（2）抗疲劳性、减震性好，自振额率也高，可避免共振引起的裂纹扩展；（3）化学稳定性好，对各类介质具有良好的耐腐蚀性；（4）成型工艺性好，可进行切削、浇注等加工；（5）具有减摩、耐磨、自润滑性能。
4.2 采用水润滑
在尾部基座5的上下方安装直径20mm的水管，水管直接连接到与之有20m高度差的水池，以产生2MPa的水压。通过水的不间歇供给起到润滑尾轴套和水下瓦，减少摩擦的作用。在水下瓦的上压盖上加装一个开关，用于检查水压的情况。
4.3 传动装置改进
为了便于安装，采取分开传动方式代替了原来的中间传动轴方式，减速器采用垂直双出轴，左边安装一个直齿轮，右边通过传动轴，联轴器安装另一只直齿轮，2只齿轮分别与另一对直齿轮咬合，带动4只锥齿轮使左右旋转轴运转。其次，锥齿轮轴承座也通过改进采用滑动可调装置。改进后的传动装置齿轮可以单独安装，齿轮之间很容易咬合，接触面积增大，传动效率提高。现场作业时安装如有误差可以通过调整轴承座来校正，从施工现场的反馈信息可知，改进后的装置大大节省了安装时间[4]。
4.4 使用效果
螺旋分级机水下总成结构改造后取得了明显的效果，现总结如下：（1）通过采用高压不间歇供水，尾轴转动部分可以得到水润 滑。（2）水下瓦与槽箱的压力差大于1MPa，可以防止泥浆侵入水下瓦的接触位置。（3）通过外接开关可以检查水压大小及水下瓦是否有泥水侵入，方便日常点检和维护。（4）简化了螺旋分级机尾部水下总成的结构。水下总成失效主要发生在尾部轴套和水下瓦上， 所以可以把这2种部件作为常用备件，定期更换。（5）检修尾部水下总成时间从未改造前的12h缩短为现在的4h，提高了其他 设备的开动率。按一个月检修一次，洗矿流程1h生产400t铝土矿，一个月就可多生产3200t，一年就多38400t。按现在铝土矿的市价100元/t，一年就增加3840000元的产值。
5 结语
本文简单地介绍了矿产分级过程及螺旋分级机设备，并对螺旋分级机水下轴承总成结构进行了改造。改造后分级机结构更加合理，操作维护十分方便，运行也更加平稳，有效地保证了整个流程的正常安全运转，提高了工作效率。
参考文献：
[1]孙玉波.重力选矿[M].北京:冶金工业出版社,1985
[2]胡正中.大型圆筒洗矿机制造和安装技术探讨[J].施工技术,2004,23(5):15～17
[3]潘亮明.槽式洗矿机水下瓦的改进[J].矿业研究与开发,1999,14(5):3～6
[4]彭镜泊.铝土矿槽式洗矿机的改进与应用[J].湖南有色金属,2003,17(3):11～12
来源：《机电信息》2011年24 期
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