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作者：孔庆山
（徐州高新建材机械研究所）
（徐州高新建材机械研究所）
1、问题的提出
管磨机筒体跨距大、重载、低速运行，因此，其支承不但要满足中空轴回转的要求，还要同时具有调心、轴向伸缩、径向膨胀的作用。目前国内一些水泥厂用做管磨机支承的滚动轴承，大多是国标形式的“调心滚子轴承”，即通过轴承内、外圈间的滚子起到调心作用，俗称内球面调心轴承。这种轴承的滚动及调心都是滚(子)柱承担，因此，滚柱受力集中、易磨损，并且与轴承内、外圈接触面积大，摩擦阻力增大，使用寿命短。另外，轴承外圈就是1/2圆，轴承外圈必须先整圆加工，从锻打(撵圆)到车、磨，最后切开两半后(若用气割开变形量更大)热处理，该1/2圆必然变形，在半圆上口两端向外张开成了半椭圆，仅是最底局部受力，磨损大、使用寿命短。
轴承滚柱正常运转时主要靠外圈的内槽轨道(两边台阶)“导向”控制轴向移动。当外圈变形后，特别是内槽接触面积小于1/3后，即整圈的滚子虽然有保持架，但都会有一定的松动，处于轴承上部多于2/3的滚子在运转时，极有可能爬出内槽(出轨)，无法使用。
为此 ，我们设计制造了双滚柱、外球面调心磨机专用轴承，就是将回转和调心的作用分别由轴承不同的部位承担，使轴承的受力合理，延长了轴承的使用寿命。并使该轴承能同时满足管磨机筒体的轴向伸缩、径向膨胀和定位、调心的四大功能。
2、外球面调心轴承的结构形式
1) 轴承外圈利用了原球面瓦的外球面的几何形状，能直接放在原轴承座底部中间同直径的凹球面上，工作时不旋转，只在筒体旋转需要调心时起作用。
2)轴承内圈随中空轴旋转。
3)双排滚柱只作滚动的单一运动，滚柱与内、外圈的接触为线接触，摩擦阻力最小，使用寿命会延长。在筒体正常使用时会产生热胀冷缩，筒体越长伸缩量越大。两端的主轴承座是固定不能动的包主轴承的外圈，轴承滚柱受外圈内环槽的控制也不会产生轴向位置的移动，只有轴承的内圈随筒体中空轴一起在轴向 (水平方向)自由地移动，但不会对双排滚柱正常运转有阻碍。这个功能是“内球面调心滚子轴承”所不能实现的，因其内、外圈与滚子接触面都是圆弧面无法轴向移动(见图1)
2)轴承内圈随中空轴旋转。
3)双排滚柱只作滚动的单一运动，滚柱与内、外圈的接触为线接触，摩擦阻力最小，使用寿命会延长。在筒体正常使用时会产生热胀冷缩，筒体越长伸缩量越大。两端的主轴承座是固定不能动的包主轴承的外圈，轴承滚柱受外圈内环槽的控制也不会产生轴向位置的移动，只有轴承的内圈随筒体中空轴一起在轴向 (水平方向)自由地移动，但不会对双排滚柱正常运转有阻碍。这个功能是“内球面调心滚子轴承”所不能实现的，因其内、外圈与滚子接触面都是圆弧面无法轴向移动(见图1)
图1 外球面调心轴承及内球面调心轴承结构的区别
为能方便现场组装、拆卸、更换，把整体大轴承做成内、外圈分体组合式结构。其安装顺序:轴承内圈热装在中空轴上，将双排滚柱装人轴承外圈内，滚柱和外圈一块装在内圈上，在轴承内圈外口装人卡兰(相当于轴用挡圈)固定轴承的安装位置。磨机专用轴承的外球面直径与原球面瓦的尺寸一致，组装后和原球面瓦高度一样，可直接放在原轴承座上，不需更换新轴承座和地基基础。轴承在轴承座上的装配见图2。
图2 外球面调心轴承放在轴承座上
4)外圈是整圆制作，能减少变形，确保轴承滚柱能长期沿着外圈的内槽轨道正常运转。事实上:磨机在重载条件下的运转，受力和磨损主要在其外圈底部小于1/3圆的范围内，可在每年检修时转动外圈1/3圈，可延长轴承使用寿命3倍以上。使用期可达8-10年，减少更换时间(因大轴承更换一次是很不容易的)，提高设备运转率。
5)该轴承采用油脂润滑、由轴承外圈的顶部注油孔加油的方式(见图1右图)，每2-3天加一次油。这种润滑方式是在两排滚柱的中间自然形成了一条明显的油路，由上而下做圆周润滑，在黄油压力泵的作用下由内向外沿相邻两滚柱间隙(挤压)排污油(加油时要通过轴承座上的观察孔，观察轴承内、外圈间的滚子处，要有废油脂外溢方可)，同时还起密封作用，可有效地阻挡外部粉尘人侵。
3、外球面调心轴承的适用范围及使用
该轴承适用于φ1.83m-φ3.2m新磨机的制造和旧磨机的改造。新磨机制造时，可在原标准配置的基础上降低一档、选小一级型号功率的电动机(如φ2.4mx10m磨机标配630kW，现可用570kW )。旧磨机改造后，原配电动机功率过剩，所以可以通过增加研磨体的装载量，提高填充率，提高磨机台时产量。
2005年，广州恒运电厂一台粉磨粉煤灰的φ2.4mx8m磨机配JR1512-8、6000V 、570kW电动机，额定电流68A，研磨体装载量38t(按产品样本的技术数据)。新磨机采用滚动轴承后，启动时现场实际测定电流为40A，比额定降低幅度41%，研磨体可增加至50t，产量可达25t/h。
由于管磨机运转环境粉尘大，温度高，因此，选择耐磨、耐热的轴承材料，制定合理的制作工艺；选用合适、耐高温的润滑油，确定轴承在200℃以下都能正常工作。根据磨机主轴承温度传感器测量轴承运转温度，在室温42℃的条件下，最高温度可达130℃(粉煤灰入料时最高已达120℃ )，连续经历了3个夏天，该轴承从不用水冷却都能正常使用，彻底解决了磨机因停电、停水易烧“轴瓦”的难题。节约用水为4-6t/h，年节水可在3-5万t。
广西南宁上思县水泥厂老厂改造后，熟料产量明显提高，原普通(φ2.4mx7m水泥磨机的产量太低不配套，必须进行改造。当改用外球面调心磨机专用轴承，并将原7m筒体加长至9m后，相应的把原进料端主轴承地基向外移动2m，轴承座去掉进水冷却管和原稀油站，采用手动加油泵站直接向磨机轴承顶部注人油脂润滑，原配的475kW、6000V电动机、减速器传动系统、出料端主轴承座包括土建基础不动。试车时，要根据电流表的变化调整研磨体的加人量，当研磨体增加到48t时，电流仍有8%的富余，磨机的产量能达到28t/h，筛余2%，比表面积350m2/kg以上。
徐州盖龙水泥有限公司原(φ2.2mx6.5m普通水泥磨产量为13-15t/h，2004年改用成节约型外球面调心磨机专用轴承及筒体加长至8m后，仅将原进料端轴承座基础向外移动1.5m，原电动机JR158-8，功率38OkW、6000V及传动系统都不改变，研磨体加人量可达43t(标定35t)，电流仍在42--43A(额定电流47A)。产量可提高到2021t/h 以上，筛余由5%减小到2%，比表面积由300m2/kg提高到350m2/kg以上。
