專利名稱：無合金完全液體摩擦球面瓦及制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金、化工、有色、礦山和建材等工業(yè)粉磨設(shè)備-球(棒)磨機主軸承的球面瓦及其制造方法。
目前國內(nèi)外生產(chǎn)和使用各種類型球(棒)磨機的主軸承球面瓦，其形狀似瓦，底面為一個與軸承中心同心，擺放在軸承座球座里能自由轉(zhuǎn)動的部分球體，上表面為一個120°弧度的部分園柱面，瓦坯的材質(zhì)為普通鑄鐵，上表面澆襯錫銻軸承合金。安裝時，球面瓦的底面擺放在軸承座球座里，磨機中空軸頸擺放在球面瓦合金瓦襯上，合金瓦襯面與磨機中空軸配合刮研，使球面瓦錫銻軸承合金與磨機中空軸兩部件之間平滑無間隙相吻合。磨機中空軸頸上端安有一個固定油圈，油圈的下部浸入油中，當(dāng)磨機運轉(zhuǎn)時油圈也隨之運轉(zhuǎn)，并將油帶起，安裝在中空軸上部的刮油板將粘附在油圈上的油刮下，油經(jīng)油槽流入軸頸與球面瓦之間的間隙中，形成一層油膜，達到潤滑的目的。這種結(jié)構(gòu)的球面瓦存在如下問題一是由于磨機轉(zhuǎn)速底，油圈帶起的油少，球面瓦與中空軸間隙間的油膜很薄，球面瓦與中空軸之間基本處于干摩擦狀態(tài)，磨機在起動和運行中，無用功耗高，磨機起動困難，燒瓦和擦傷軸襯事故時有發(fā)生嚴重影響了磨機的運轉(zhuǎn)率和設(shè)備的使用壽命;二是采用錫銻軸承合金瓦襯，價格昂貴，成本高。為了改變磨機的起動性能和改善磨機主軸承的潤滑情況，國內(nèi)外于60、70年代開始研究和使用動靜壓合金瓦襯球面瓦，這種結(jié)構(gòu)的球面瓦主要是在原來的普通鑄鐵瓦體和錫銻軸承合金瓦襯之間安設(shè)一道高壓輸油道，在合金瓦襯的上表面中心開設(shè)一個小的方形液壓腔與輸油道相通，磨機起動時，啟動液壓油泵，使液壓油通過液壓腔滲入球面瓦與中空軸的接觸面之間，形成油膜層，達到潤滑的目的，磨機運行時，液壓油泵關(guān)閉。這種結(jié)構(gòu)的球面瓦，雖然改善了磨機的起動性能，但因球面瓦與中空軸接觸面周圍漏油嚴重，油膜效應(yīng)不能持久，磨機長期運轉(zhuǎn)過程中的磨損與無用功能耗高的問題仍不能得到改決。
以上兩種類形的球面瓦制造方法都是用普通鑄鐵單塊鑄造成瓦坯，經(jīng)機加工后，在瓦坯上澆鑄軸承合金再加工成產(chǎn)品。這種鑄造、加工和澆鑄的制造方法，工藝復(fù)雜，精確度低，瓦坯內(nèi)含砂和氣孔多，坯與合金瓦襯離殼現(xiàn)象嚴重。
本發(fā)明的目的是提供一種能降低球面瓦與磨機中空軸的摩擦力，低消耗，低成本，高效率，使用壽命長的新型結(jié)構(gòu)球面瓦及一種加工方便操作簡單，成型精度高的制造方法。
本發(fā)明提供的無合金完全液體摩擦球面瓦如圖1、圖3、圖4、圖5所示，其形狀似瓦，瓦體〔3〕的底面為一個與軸承中心同心，擺放在軸承座球座里能自由轉(zhuǎn)動的部分球體，表面為一個弧度為112°的部分園柱面，整個瓦體〔3〕的材質(zhì)均為球墨鑄鐵或普通鑄鐵。瓦體〔3〕表面寬邊的中心位置設(shè)有一條弧形液壓油槽〔6〕，瓦體〔3〕表面沿液壓油槽〔6〕的四周設(shè)置一個瓦式聚氨脂密封圈〔2〕，密封圈〔2〕內(nèi)形成一個瓦式密封油缸〔15〕。瓦體〔3〕內(nèi)設(shè)有一條冷卻水道〔4〕和一條液壓輸油道〔5〕，輸油道〔5〕一端與瓦體〔3〕一側(cè)的進油管〔7〕相連，另一端與液壓油槽〔6〕相通。密封圈〔2〕如圖6，圖7，圖8，圖9所示，橫截面為U形，其兩唇長短不一，密封圈〔2〕的U形槽與液壓油槽〔6〕，密封油缸〔15〕相通。球面瓦體〔3〕如圖2所示，底面外球徑與磨機主軸承座〔9〕內(nèi)球徑相配合，表面內(nèi)園徑與磨機中空軸〔8〕軸頸相配合，瓦寬與中空軸〔8〕軸頸寬度相配合。液壓油路上設(shè)有電接點壓力表〔11〕溢流閥〔10〕、單向節(jié)流閥〔14〕、單向閥〔12〕。
工作時，啟動液壓供油泵〔13〕、液壓油經(jīng)溢流閥〔10〕，單向節(jié)流閥〔14〕、單向閥〔12〕進入瓦體進油管〔7〕、輸油道〔5〕、至液壓油槽〔6〕，然后進入與液壓油槽〔6〕相通的瓦式密封圈〔2〕U形槽內(nèi)，在油壓的作用下，密封圈的長短唇脹開，短唇緊壓中空軸〔8〕軸頸，長唇緊壓瓦體〔2〕密封槽表面，在中空軸〔8〕軸頸與瓦體〔2〕表面的密封區(qū)域內(nèi)形成一個瓦式密封油缸〔15〕。當(dāng)密封油缸〔15〕內(nèi)的液壓油壓力升高到大于磨機載荷的比壓時，在油壓的作用下磨機中空軸〔8〕軸頸被頂起離開瓦體〔3〕的瓦面0.2～1.2毫米，液壓油泵〔13〕自動停止供油，在單向閥的作用下，液壓自鎖，在密封油缸〔15〕內(nèi)形成無卸回路的液壓油膜將中空軸〔8〕軸頸完全隔開球面瓦〔3〕的摩擦面，并承受全部載荷，實現(xiàn)了磨機在啟動和運行中中空軸〔8〕與球面瓦〔3〕的完全液體摩擦。當(dāng)密封油缸〔15〕內(nèi)的液壓油膜超壓或少壓時，由溢流閥〔10〕，電接點壓力表〔11〕、單向節(jié)流閥〔14〕、單向閥〔12〕等進行安全控制和保護。
本發(fā)明提供的無合金完全液體摩擦球面瓦的制造方法如圖9所示，主要根據(jù)三塊球面瓦可以合成一個環(huán)形，整體鑄造的原則，采用用球墨鑄鐵或普通鑄鐵整體鑄造成一個外面如球臺面，里面如園柱面，球心與園心重合的環(huán)形體，經(jīng)整體車、磨精加工后，按一定的園周角切成三等份，一次獲得三塊球面瓦成品的方法。這種制造方法，工藝簡單，操作方便、產(chǎn)品表面精度高。
實施例按照附圖所示的實施方案，應(yīng)用于φ1.83×7m球磨機的無合金完全液體摩擦球面瓦，其形狀似瓦，材質(zhì)為球墨鑄鐵，瓦體底面為部分球體，球徑為Sφ1000(-0.2)瓦體表面為一個弧度112°，寬300fg的部分園柱面，液壓油槽弧度為106°、寬為80mm、深為6mm，密封圈弧度為112°、最大寬度為258mm、長唇寬為17mm、短唇寬為15mm、材質(zhì)為聚氨脂，冷卻水道截面為50×100mm，液壓輸油道為φ10mm。供油泵為0.6W，磨機起動與運動時，密封油缸內(nèi)的液壓油膜使磨機中空軸軸頸被頂起離開瓦體表面的距離為1.2mm。
制造方法為用球墨鑄鐵鑄造成一個外面為球臺面，里面為園柱面，球心與園心重合的環(huán)形體，其外球徑及球臺的高度與磨機主軸承球座相配合，內(nèi)園徑與園柱的高與磨機中空軸軸頸相配合，環(huán)形體內(nèi)有一圈截面為50×100mm的冷卻水道，園柱面上有一圈寬為80mm、深為6mm的液壓油槽。環(huán)形體鑄件，經(jīng)整體車，磨加工后，按園心角為112°切成三等份，一次獲得三件球面瓦。
本發(fā)明提供的無合金完全液體摩擦球面瓦積極效果為由于密封油缸和液壓油的作用，使磨機在啟動和運行中，中空軸軸頸始終離開軸瓦一定距離，在液體上轉(zhuǎn)動，形成其摩擦系數(shù)≤0.001的理志的完全液體摩擦狀態(tài)，這樣，不僅改變了原磨機起動時錫銻合金瓦與中空軸的干摩擦狀態(tài)，而且改變了磨機在運行中，合金瓦襯球面瓦與中空軸仍處于邊界摩擦的狀態(tài)，從而減少了中空軸與球面瓦的摩擦力。與原合金瓦襯球面瓦相比，可降低磨機能耗5～10%，延長使用壽命5～10倍，由于取消了合金瓦襯及油圈，刮油板等。全部機械給油機構(gòu)、簡化了鑄造和加工工藝，生產(chǎn)成本比普通合金瓦襯球面瓦約低40%，比動靜壓軸承球面瓦約低60%。


圖1，無合金完全液體摩擦球面瓦示意圖;
圖2，無合金完全液體摩擦球面瓦工作原理圖;
圖3，無合金完全液體摩擦球面瓦的主視圖;
圖4，無合金完全液體摩擦球面瓦的左視圖;
圖5，無合金完全液體摩擦球面瓦的俯視圖;
圖6，密封圈的主視圖;
圖7，密封圈的俯視圖;
圖8，密封圈的左視圖;
圖9，密封圈的剖視圖;
圖10，無合金完全液壓摩擦球面瓦制造工藝圖。
權(quán)利要求
1.無合金完全液體摩擦球面瓦，瓦體[3]的底面為一個與軸承中心同心，擺放在軸承座的球座里能自由轉(zhuǎn)動的部分球體，表面為一個能與中空軸[8]軸頸相配合的部分園柱面，瓦體[3]內(nèi)設(shè)有一條冷卻水道[4]和一條液壓輸油道[5]，輸油道[5]的一端與瓦體[3]一側(cè)的進油管[7]相連，另一端與液壓油槽[6]相通，其特征在于瓦體表面弧度為112°，瓦寬的中心位置設(shè)有一條弧形液壓油槽[6]，瓦體[3]表面沿液壓油槽[6]的四周設(shè)置一個瓦式密封圈[2]，密封圈[2]內(nèi)形成一個瓦式密封油缸[15]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無合金完全液體摩擦球面瓦，其特征在于所聯(lián)結(jié)的液壓油路上設(shè)有電接點壓力表〔11〕、溢流閥〔10〕、節(jié)流單向閥〔14〕、單向閥〔12〕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述無合金完全液體摩擦球面瓦，其特征在于液壓油路上的單向閥〔12〕液壓自鎖，密封圈〔2〕與中空軸〔8〕、軸頸、瓦體〔3〕表面接觸部位周邊密封，在密封區(qū)域內(nèi)形成一個無卸壓回路的，能由液體將磨機頂起0.2～1.2毫米、與摩擦面完全隔開，并承受全部載荷，以形成完全液體摩擦的厚油膜的瓦式密封油缸〔15〕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無合金完全液體摩擦球面瓦，其特征在于瓦體〔3〕的材質(zhì)為球墨鑄鐵，或者是普通鑄鐵，密封圈〔2〕的材質(zhì)為聚氨脂。
5.無合金完全液體摩擦球面瓦的制造方法，其特征在于采用三塊球面瓦合成一個環(huán)狀的整體，整體鑄造，整體加工，再按園心角112°切割成三塊，一次獲得。
全文摘要
本發(fā)明是適應(yīng)于各類球(棒)磨機主軸承的一種無合金完全液體摩擦球面瓦，材質(zhì)為球墨鑄鐵或者是普通鑄鐵，它主要是在磨機中空軸軸頸與球面瓦之間設(shè)立一個密封圈，在密封圈內(nèi)形成一個密封油缸，利用液壓油膜的作用，使中空軸頸與軸瓦摩擦面隔開，達到磨機在啟動、運轉(zhuǎn)時始終處于完全液體摩擦狀態(tài)的目的。
文檔編號F16C33/06GK1036439SQ8810569
公開日1989年10月18日 申請日期1988年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月8日
發(fā)明者王求林 申請人:王求林