CC BY
443
УДК 62-722
Д. В. Медведев
АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СМАЗКИ ОТКРЫТЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ПРИВОДА БАРАБАННЫХ МЕЛЬНИЦ
Открытая зубчатая передача - один из наиболее быстроизнашивающихся элементов привода барабанных мельниц. Данная статья посвящена одному из вариантов решения этой проблемы - автоматической централизованной системе распыления смазки (АЦСРС). Приведены результаты мониторинга работы АЦСРС фирмы Lincoln, установленной на зубчатую передачу привода мельницы МШЦ 4500X6000 УХЛ4 на Полтавском ГОКе. Описано устройство и принцип действия АЦСРС, установленной на Ковдорском ГОКе.
автоматическая централизованная система распыления смазки, зубчатая передача, барабанная мельница, износ, смазка.
Введение
Обработка горных пород при помощи шаровых мельниц - одно из ключевых звеньев технологического процесса получения конечного продукта на горно-обогатительных комбинатах (ГОК). Практика эксплуатации таких мельниц показывает, что их работа проходит в очень агрессивных условиях - при повышенной вибрации, запыленности, влажности и т. п. Все это ведет к повышенному износу открытой зубчатой передачи привода барабана, которая и без того является одним из наиболее быстроизнашивающихся элементов. В итоге основные материальные и трудовые затраты приходятся на восстановление ресурса и работоспособности ведущей и ведомой шестерен.
Один из основных способов существенно снизить износ элементов открытой зубчатой передачи и, как следствие, повысить ее надежность и срок эксплуатации - качественное улучшение процесса смазки. Это с успехом позволяют сделать автоматические централизованные системы смазки, которые обеспечивают автоматизированную подачу к большому числу точек заданного количества жидкого или пластичного смазочного материала в определенное время и централизованный контроль этого процесса.
Сегодня существуют следующие смазочные системы для открытых зубчатых передач:
1) система смазки «полив приводной шестерни» жидким маслом;
2) система смазки смазочным клином;
3) система смазки «масло-воздух»;
4) система подачи густой/жидкой смазки через промежуточную шестерню (фальш-шестерню);
5) система распыления густой смазки тонким равномерным слоем на зуб приводной шестерни.
Каждый из указанных способов смазки предназначен для определённых условий работы открытой передачи.
Такие способы смазки, как «масло-воздух» и «полив приводной шестерни» жидким маслом, эффективны при очень небольших скоростях и малых модулях зубчатого зацепления. При больших скоростях (таких как на шаровых мельницах) полив масла на ведущую шестерню или подача масла с воздухом не обеспечивает появления масляной плёнки, необходимой для снижения ударных нагрузок, так как появляется эффект отскакивания масляных капель от зуба. Использование систем с промежуточной шестерней или смазочным клином затруднено из-за конструктивных особенностей зубчатых передач мельниц.
Наиболее эффективным способом смазки открытых зубчатых передач барабанных мельниц является система распыления густой смазки, что подтвердил анализ использования таких систем в ряде цехов рудоподготовки Северного и Центрального ГОКов Украины и нескольких ГОКов России.
1 Автоматическая централизованная система распыления смазки зубчатых передач барабанных мельниц на Полтавском горно-обогатительном комбинате (Украина)
17 января 2007 года на Полтавском ГОКе была запущена в работу автоматическая централизованная система распыления смазки (АЦСРС) фирмы Lincoln, установленная на новую, не приработанную зубчатую передачу привода мельницы МШЦ 4500X6000 УХЛ4 № 112, барабан № 37. После этого в течение полугода производился ее мониторинг.
Для сравнительной характеристики была принята контрольная мельница № 132, барабан № 31 (приработанная).
Критериями оценки эффективности функционирования АЦСРС были приняты:
1) расходование смазочного материала;
2) коэффициент полезного использования смазочного материала;
3) качество нанесения смазочного материала;
4) износ зубьев вала-шестерни;
5) износ зубьев венца;
6) скорость износа зубьев вала-шестерни и венца;
7) вибродиагностика точек зацепления;
8) текущие эксплуатационные расходы.
Данная система запускается в работу при включении мельницы, когда питающее напряжение подается на блок управления АЦСРС. Пневматический бочечный насос Lubrigun подает смазочный материал в эжектор, который дозированно направляет ее в распределитель, питающий распылительные форсунки. Форсунки наносят тонкий слой смазки на рабочую поверхность зуба вала-шестерни мельницы под определенным углом. Периодичность и длительность включения системы задается в зависимости от потребности в смазке и устанавливается оператором.
Оптимальное время включения АЦСРС составляет около 4 с, за которые вал-шестерня производит до 10 оборотов, а венец мельницы - чуть более 1. Таким образом, при каждом цикле включения весь смазочный материал, нанесенный на зуб вала-шестерни, поступает в зону контакта зубчатой передачи. При отключении мельницы автоматически отключается и система смазки.
Определение эффективности производилось визуально и с помощью инструментов и приборов (зубомера и стробоскопа). В результате осмотров установлено, что смазка, нанесенная на мельницу № 112, распределена равномерным тонким слоем по всей рабочей поверхности зубьев вала-шестерни и венца. По краям венца наблюдаются небольшие наросты смазки (до 10 мм), что свидетельствует о ее достаточном количестве; пятно контакта одинаковой ширины по длине зуба и без прерываний. Поддержание оптимального слоя смазки на зубчатой передаче производится автоматически в течение всего периода эксплуатации (в сутки смазка подается более 60 раз).
Время подачи смазки в ручном режиме (на мельнице № 132) составляет 10-15 мин/сутки. Смазка подается несколько раз в сутки через окно для смазывания. Пласт смазки, брошенный на вал-шестерню, частично отбрасывается в приямок, вообще не участвуя в смазывании, остальная смазка неравномерно ложится на зубья и выдавливается к периферийной части зубчатой передачи. Количество смазки определяется на глаз и всегда является приблизительным. Так как ёмкость со смазкой находится в полуоткрытом состоянии, в нее попадает абразивная пыль, что при нанесении на зубчатую передачу приводит к повышенному её износу.
На мельнице № 132 наблюдается заполнение смазкой пространства между валом-шестерней и корпусом привода.
Коэффициент полезного использования смазочного материала на мельнице № 112 составляет 0,9.. .0,95, на мельнице № 132 - от 0,2 до 0,5.
При ремонте или замене на мельнице № 112 отсутствует необходимость в очистке пространства приямка мельницы от смазки. В мельницах с ручным смазыванием большую часть смазочного материала приходится удалять лопатами для утилизации.
Текущие эксплуатационные расходы АЦСРС мельницы №112:
1) электроэнергия - 1,16 кВт-ч/сут;
2) сжатый воздух - 25 м3/сут.
Определение износа зубьев вала-шестерни и венца мельниц № 112 и № 132 производилось ежемесячно во время ППР измерением толщины зуба на расстоянии 200 мм от краев вала-шестерни и венца, на высоте 20 мм от головки зуба, в 4 точках. Схематическое изображение расположения точек замера толщины зубьев приведено на рисунке 1.
Данные по замерам толщины зубьев приведены в таблице 1.
ТАБЛИЦА 1. Данные по замерам толщины зубьев
Дата замера Толщина зуба в точках замера, мм
A B C D
Мельница № 112
17.01.07 30,5 30,5 25,7 26,7
15.02.07 30,3 30,3 25,6 26,6
15.03.07 30,1 30,0 25,6 26,5
26.04.07 30,1 30,0 25,5 26,4
05.06.07 30,0 30,0 25,5 26,4
Мельница № 132
18.01.07 28,8 30,0 21,3 22,0
20.02.07 28,7 29,8 21,3 21,9
19.03.07 28,6 29,5 21,2 21,8
24.04.07 28,5 29,4 21,2 21,8
25.05.07 28,4 29,3 21,1 21,7
Аппроксимация данных для мельницы № 112, приведенных в таблице 1, изображена графически на рисунке 2.
Кривые Z[ и Z[ (рис. 2) описываются уравнениями:
zі - а-
X. -х,
і о
К
, X,
+ Ь■ 1
h
■ + с.
2
где а =
3 Я,
2 п2-1
л
1~м------7~Т,У>
V і
= 0,029:
і У
'~м =-°-12;
Аі і
с = Л- —= 30,143;
п
2
Z. = AX~?° +В*^ + С,
1 h2 h
где А = Я\г^ї, 1-м 2-^~'Zl
\ і 4 і J
З я.
= 0,014:
£ = —YL і-М =-0,08;
Я, Г '
Я ■ А
С -Yn---і—-26,491.
п
Точка А
Точка D
Ж, Xi
Рис. 2. Аппроксимация данных для точек замера А и D мельницы № 112
Время приработки зубьев вала-шестерни и венца составило два месяца. В этот период наблюдался повышенный износ зубьев, затем скорость износа стала снижаться. Поэтому скорость износа зубьев (таблица 2) для мельницы № 112 рассчитана за период с 15.03.07 по 05.06.07.
Данные по критериям эффективности работы АЦСРС фирмы Lincoln мельницы № 112 и мельницы № 132 представлены в таблице 2.
ТАБЛИЦА 2. Сравнительная характеристика работы АЦСРС фирмы Lincoln мельницы № 112 и мельницы № 132
№ п/п Параметр Мельница № 112 Мельница № 132
1 Смазка Shell Malleus GL95 УсСА (графитная)
2 Расход смазки: г/сут кг/мес кг/год 160 4,8 57,6 4000-6000 120-180 1440-2160
3 Средняя толщина зуба вала-шестерни при первоначальном измерении, мм 30,5 29,4
4 Средняя толщина зуба вала-шестерни при последнем измерении, мм 29,95 28,85
5 Средняя толщина зуба венца при первоначальном измерении, мм 26,2 21,65
6 Средняя толщина зуба венца при последнем измерении, мм 25,95 21,4
7 Скорость износа зубьев вала-шестерни после приработки: мм/сут мм/мес мм/год 0,00061 0,0183 0,22 0,00433 0,12992 1,56
8. Скорость износа зубьев венца после приработки: мм/сут мм/мес мм/год 0,00122 0,03658 0,44 0,00197 0,05905 0,71
2 Автоматическая централизованная система распыления смазки зубчатых передач барабанных мельниц на Ковдорском горно-обогатительном комбинате (Россия)
В конце декабря 2007 года сотрудниками ООО «Техпартнер» был запущен в работу комплекс оборудования для подачи смазки на 17 мельниц и автоматического заправочного комплекса для насосных станций фирмы Lincoln на Ковдорском ГОКе.
Весь комплекс состоит из 5 комплектов смазочного оборудования для мельниц (4 комплекта для смазки 4 мельниц и 1 для смазки 1 мельницы) и 1 комплекта оборудования для заправки.
Схема комплектов смазочного оборудования для 4 мельниц приведена на рисунке 3.
Комплект смазочного оборудования для мельниц включает в себя систему распыления смазки вязкостью 0 (для открытой передачи) и систему подачи густой смазки классом консистенции 2 и 3 (для подшипниковых узлов). В комплект входят:
■ насосная станция, тип 215, с 30-литровой емкостью, заправленной смазкой;
■ комплектная панель распыления смазки с шестью форсунками и электронным контролем;
■ блок управления подготовки воздуха;
■ блок электронного управления работой систем смазки в автоматическом режиме SIMENS S7TD200;
■ комплект прогрессивных питателей, входных штуцеров;
■ комплект труб и их защита, комплект шлангов для подачи смазки и сжатого воздуха;
■ шкафы для основных элементов (насосных станций и блоков подготовки воздуха);
■
комплект соединительных и крепежных элементов.
Рис. 3. Схема комплектов смазочного оборудования для четырех мельниц
Смазочный материал подается на зубья одной шестерни шестью форсунками от насоса Р-215 через прогрессивные распределители SSV-6
л
при помощи воздуха, нагнетаемого под давлением 4,5...6 кг/см . Воздух предварительно проходит очистку и удаление влаги в блоке подготовки воздуха и подается в воздушную магистраль, подведенную к форсункам.
Консистентная смазка подается в подшипниковые узлы к прессмасленкам от насоса Р-215 через прогрессивные распределители SSV-6 по трубопроводам.
В системе использованы прецизионные металлические трубы высокого давления диаметром 6, 10 и 15 мм. Трубы выведены из защитного шкафа, прикреплены спецкрепежом к полу и проведены по полу вдоль стены, а также вдоль мельниц и закрыты защитой от механических повреждений. Защита предусматривается только вдоль мельниц. Защитный шкаф с двумя насосами Р-215 и блоком подготовки воздуха установлен посередине, между четырьмя мельницами. Блок управления системой (SPS) установлен рядом с защитным шкафом.
Заправочный комплекс составляют:
■ заправочная станция типа Power Master с бочками вместимостью 200 л для 5 насосных станций Р-215, используемых в системах напыления;
■ заправочная станция типа PM3 W.LLC+Filter с бочками вместимостью 200 л для насосных станций Р-215 для подачи смазки в подшипники опор;
■ блок управления заправочными станциями.
Эти насосные станции подают смазку в главные трубопроводы. Насосные станции должны быть установлены в середине, между мельницами. Подключение к насосным шкафам осуществляется посредствам тройника и 2/2-ходового клапана. После поступления сигнала с одного из насосов Р-215 о том, что уровень смазки в нем достиг нижнего уровня, блок управления включает насосную станцию и по трубопроводу поступает смазка в указанный насос. После поступления сигнала о достижении верхнего уровня блок управления выключает насосную станцию.
Заключение
Перечисленное выше позволяет сделать следующие выводы.
1. Автоматическая система смазки выполняет в полном объеме требования по обеспечению и поддержанию смазочной пленки на зубчатой передаче мельницы. Расход смазочного материала снижен более чем в 25 раз и составляет 160 г/сут, что снижает также и такелажные, и складские расходы. Устраняется «человеческий фактор» при нанесении смазки и обеспечивается гарантированное ее поступление на зубья регулярно и малыми порциями.
2. Скорость износа зубьев вала-шестерни мельницы № 112 по сравнению с мельницей № 132 снизилась в 7 раз, что приведет к соответствующему увеличению периода эксплуатации.
3. Скорость износа зубьев венца мельницы снижена в 1,6 раза. Это также положительно скажется на сокращении простоев и ремонтов мельницы и увеличит период эксплуатации узлов трения.
1. У мельницы № 112 отсутствует необходимость очистки приямка от отходов смазки и ее утилизации.
2. Эксплуатация автоматической системы смазки повышает культуру производства и улучшает экологическую обстановку на предприятии.
Статья поступила в редакцию 21.05.2009;
представлена к публикации членом редколлегии Вал. В. Сапожниковым.
