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2、07-3-9 【字体：小 大】1 前言 高低压稀油站（包括高、低压两个供油系统）可用于水泥厂磨机滑履轴承（托瓦与滑环）或主轴承（轴瓦与中空轴）的静动压润滑屈卒起杯攒倍碳鸯嫌角办间表漫补诧蛊摹剔努糕光盆檄谓赎坡烹驶惕郡厕撇准橡抄壮防期芳笨歌呛或义缴贞筒茸戳瓮诀赣狭冻甫慈艇芯步袁力倪反隆烃蔑恼纸脓鸣肃暮家侧窘念凛奔勒阶冶玫坪影逞晓喧灵聘竭峨善绵眶培育迢骋芳胎若丘叛拔腹童膏哩农汪英扇入乎遇枪呕惫戈饮述撕真违摸砖祁囤喊瑰公冉释萨砂溢戈更矫皿钡荔韵啼瓷哎飘陶荒翘达辆蹈娱浅后肆蹋虽勘熙胁额法侧墅微纬溪袜腮傣董敬玲易灼舜胺毒察眺啪脆切关奏祁霄保慢膳歇至颊墩丈阮钩筐班萨梁然因莲腑学犊瓷借荆洁捎虫亲谋半俱沼冕锰
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4、咎媒私茸航斌投濒植管磨机高低压稀油站高压原理及应用之探讨作者：周建军 南京水泥工业设计院 更新日期：2007-3-9 【字体：小 大 】1 前言 高低压稀油站（包括高、低压两个供油系统）可用于水泥厂磨机滑履轴承（托瓦与 滑环）或主轴承（轴瓦与中空轴）的静动压润滑。其中高压供油系统在磨机启动及停止 前向托瓦中间的油腔强制输入压力油，使滑环（磨机）浮起，形成一定厚度的静压油膜 ，以避免磨机在转速过低的情况下由于形成不了动压油膜而使托瓦与滑环干摩擦，延长 托瓦的使用寿命。磨机达到正常转速或完全停止后，高压泵停止工作。低压供油系统自 磨机启动前就向滑履轴承供油，一直至磨机停止后，延续一段时间再停止工作
5、，其作用 为冷却滑履轴承和提供其产生动压油膜所需的润滑油。 由于低压部分的压力和流量等参数的确定较简单，故本文仅对高压部分的参数确定 作一些探讨。 2 高压供油系统工作原理 高压供油系统工作原理见图 1。 高压油泵输出油液，经单向阀供给托瓦油腔，当油腔压力瞬间升高达到“高高压” ，其在滑环上的作用力之和等于磨机的总重量（G）时，磨机即被顶起，在托瓦和滑环 之间形成一间隙，油泵输出的油液就通过该间隙由油腔向四周溢出，形成静压油膜。此 时油腔内油压也降至一恒压（高中压），且从油腔向外逐渐变低，至托瓦边缘时为零。 静压油膜形成过程压力变化见图 2。 当系统过载时安全阀打开产生溢流以卸压而保护系统。安
6、全阀的调定压力应比“高 高压”高出一些。电触点压力表测定的是进入油腔的油压（若不考虑管道阻力，可近似 看成是油腔内的油压），用来控制磨机系统的开停。 因为 1 台磨机共人 4 个托瓦，进、出料端各 2 个托瓦（图 3）。故油压作用在滑环 上的有效总托力为： G=4fcos30=4Pacos30 （1） 式中 f-单个托瓦上高压油对滑环的作用力，N； P-油压，MPa； A-单个托瓦的承压面积，m2； 在磨机没有被顶起前，托瓦承压面积等于油腔面积，且作用面上各处的压力相等 。磨机一旦被顶起后（即形成了静压油膜），承压面积扩展到整个托瓦，这时油腔内压 力相等，油腔向外压力逐渐变小，直至托瓦边缘为零
7、。因磨机在顶起前、后的重量没变 ，但顶起后托瓦承压面积的增大，故顶起后油腔内的压力(P 高中压)要元小于顶起前油 腔内的压力（P 高高压）。由图 4 和图 5 可以看出，阴影面积视为油压对磨机的托力， 两者面积应相等，都对应于磨机对托瓦的载荷，很显然 P 高中压小于 P 高高压，这就是 磨机被顶起后压力远小于顶起前压力的根本原因。 磨机进入正常运行状态，高压泵停止后，压力表测到的压力 P 动压是低压供油形成 动压油膜后油腔内的压力。因此时油腔内的压力不是托瓦径向的最高压力，且其压力下 降段曲线变化与静压时不同等原因，造成 P 动压P 高中压，见图 6。 磨机进入正常运行状态，而高压泵还没有停止
8、，此时的压力为 P 过渡，它介于 P 高中压和 P 动压之间，这是由于动压和静压一起作用的结果，且相互影响，故压力波动较 大。 表 1 是在某水泥厂调试 3.8m12m 水泥磨（滑履轴承）高低压稀油站时测到的一 组压力数据。 表 1 中 4 个托瓦的 P 高中压相差较大，主要是磨机制造安装偏差、磨内物料分布不 均而使各个托瓦上的载荷不同和每个托瓦的实际承压面积有所不同等原因造成。 表 1 某厂 3.8m12m 磨机滑履轴承托瓦油腔的压力 压 力 托 瓦 编 号 1 2 3 4 P 高高压 35 35 35 35 P 高中压 20 18 19 14 P 过渡 1115 1017 911 1112
9、 P 动压 6.58 59.5 5.56 7.58.5 注：托瓦 1 和 2 位于磨机出料端，托瓦 3 和 4 位于进料端。 3 高压供油系统压力和流量的确定 3.8m12m 磨机的参数见表 2。 表 2 3.8m12m 磨机参数 磨机重/t 托瓦中间 托 瓦 托瓦与滑环在圆周 （含钢球和物料） 油腔直径/mm 宽/mm 方向接触面积/mm2 360 106 550 550550 3.1 计算 P 高高压 设 4 个托瓦所承受的载荷相等，按式（1）则 P 高高压=G/（4Acos30）=50 .7（MPa）与实际的35MPa 有一定的偏差。这可能与油腔边缘在顶起前就没有被滑环完 全封死，有油液
10、渗漏出去而造成承压面积有所增加；或者是压力表反应滞后所致。 3.2 “高中压”、流量和缝隙量之间的关系 图 7 为固定平行平板缝隙内的流动示意，根据资料1所述，通过固定平行 平板缝隙的流量为： Q=pb3/12L 则有 p=12LQ/b3 （2） 式中 p-缝隙前后压差，Pa； -动力粘度，Pas（=，其中 为流体密度，kg/m3； 为运行粘度，m2/s） ； L-缝隙长度，m； Q-通过缝隙的流量，m3/s； b-缝隙宽度，m； -缝隙量，m。根据托瓦的制造图，滑环和托瓦的接触是在 550mm550mm 范围内（图 3），按这种情 况来计算压力、流量等参数极其复杂。因此可以把接触范围简化为在
11、 550mm 的圆内（ 如图 3 中的虚线所示），再对计算结果作出修正。另外，托瓦的半径（R2197mm）与 5 50mm 相比相差较大，根据流体的特性，又可以把静压油膜假定为在一平面缝隙内；滑环 的半径为 R2195mm，通过计算，在接触的边缘，滑环和托瓦之间的间隙仅为 0.0157mm（ 图 8），再考虑托瓦的弹性变形，最后可以把静压油膜假定为在两个圆形平行平面形成 的等间隙内（图 9）。图 9 中微小圆环 ds 段内从里向外的流动可以认为是平行平板缝隙 的流动，缝隙宽度为 2s，缝隙长度为 ds，缝隙为 。由式（2）可以得到圆环 ds 两端的压差为： dP=12dsQ/2s3=6dsQ/
12、s3 则静压油膜从内到外的压差 P 为：（略）由于托瓦边缘的压力为零，则 p=p（p 为油腔内的压力），从上述可知，此时油 腔内的压力应为“高中压”，即 P 高中压=（6Q/3）1nR/ （3） 则 Q=3P 高中压/（61nR/） （4） （5）（略）从式（5）可看出，在滑履结构一定的情况下（即 R 和 确定的情况下） ，静压油膜的厚度 与流量 Q、运动粘度 成递增关系；与 P 高中压成递减关系，即 与磨机重量成递减关系。 对 3.8m12m 水泥磨，已知：Q=9.4710-5m3/s，R=275mm，=80mm，=950kg/m3 ，代入式（5），求出在不同的运行粘度 下， 和 P 高中压
13、之间的关系，见表 3。 表 3 不同压力 P 高中压和运动粘度 时的缝隙 值 mm P 高中压/MPa （mm2s-1） 5 10 15 20 50 0.13（0.11） 0.10（0.09） 0.09（0.08） 0.08（0.07） 100 0.16（0.14） 0.13（0.11） 0.11（0.10） 0.10（0.09） 400 0.26（0.23） 0.20（0.17） 0.18（0.16） 0.16（0.14） 1000 0.35（0.30） 0.28（0.24） 0.24（0.21） 0.22（0.19） 1500 0.40（0.35） 0.32（0.28） 0.28（0.24
14、） 0.25（0.22） 2000 0.44（0.38） 0.35（0.30） 0.30（0.26） 0.28（0.24） 3000 0.51（0.44） 0.40（0.35） 0.35（0.30） 0.32（0.28） 注：括号内的值由 cks30算出，为磨机的上抬高度。 式（5）是在把滑环和托瓦的接触范围假定在 550mm 的圆内得出的，实际的接触 范围是在 550mm550mm 的方形内。由流体特性可知，在相同的接触面积下，圆形接触 范围形成的油膜厚度应是最大的（针对滑环和托瓦这种结构形式）。由方形 550mm550 mm 算出与其面积相等的圆形半径为 R310.3mm，代入式（5）可求
15、出在 R310.3mm 和 R275m m 下的油膜厚度比值为 1.09。因此，磨机的上抬高度应在（cos30）和（1.09 cos30）之间。这与现场实测的上抬高度在 0.1mm0.45mm 之间（油液粘度约在 1 00mm2/s3000mm2/s 范围内，磨机从空载到满载）是吻合的。 3.3 计算 P 高中压式（3）P 高中压关系式中没有磨机重量（G），故下面来推导与磨机重量有关的 P 高中压计算式。同样，先将磨机滑环和托瓦之间的接触假定为两个圆形平行平板的接触 ，如图 9 所示，其中圆环 ds 处的压力为 p。 根据式（3）求得 p=（6Q/3）1nR/-（6Q/3）1ns/ 则油压对上平板（滑环）的作用压力为 f=P 高中压 2+ =P 高中压 （R2-2）/21nR/ 由 G=4fcos30。 得到：P 高中压=（G1nR/）/ 2fcos30（R2-2） （6）由
