水泥行業(yè)的高可靠性技術(shù)方案

　　從19世紀(jì)20年代開始，人類開始利用原始水泥，經(jīng)歷100年的瓶窯，立窯和機械立窯初級階段，20世紀(jì)20年代我們進入了旋窯時期。從此，支撐和保持旋轉(zhuǎn)的軸承也成為水泥行業(yè)的關(guān)鍵零部件之一。這時距離鐵姆肯公司在1899年成立已經(jīng)30多年了。

　　1980年左右出現(xiàn)的預(yù)分解窯 (PC) ，也稱為新型干法窯，使已經(jīng)取代濕法窯的干法懸浮預(yù)熱器窯 (SP) 產(chǎn)能成倍增長，現(xiàn)今每條生產(chǎn)線最大產(chǎn)能可以達到13000噸/天。與此同時，已經(jīng)有110年軸承制造和90多年高品質(zhì)合金鋼制造歷史的鐵姆肯公司已經(jīng)把軸承應(yīng)用到了水泥行業(yè)的各個設(shè)備上，用高品質(zhì)高可靠性的產(chǎn)品在軸承行業(yè)引領(lǐng)著科技進步。

　　今天，鐵姆肯公司作為一家實力雄厚的、為各行各業(yè)提供杰出的摩擦管理和動力傳動解決方案的致力于工業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)的工程性公司，正將業(yè)務(wù)戰(zhàn)略逐步轉(zhuǎn)型到以工業(yè)市場為核心，作為工業(yè)市場的重要業(yè)務(wù)之一，我們同樣也致力于為水泥行業(yè)提供更高品質(zhì)的高端產(chǎn)品。

　　早在2007年國家發(fā)改委發(fā)布八項措施強化節(jié)能減排，其中包括加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度、推進技術(shù)進步、加強節(jié)能降耗管理、推進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展、強化污染防治等。其中明確指出了水泥行業(yè)要淘汰落后產(chǎn)能，應(yīng)用新型生產(chǎn)技術(shù)，從而控制能耗并加強節(jié)能減排和控制污染。這對水泥行業(yè)來說，是一條可持續(xù)發(fā)展之路。而在這條道路上，鐵姆肯公司的解決方案已經(jīng)和將為各位水泥行業(yè)的生力軍再助動力。

　　在介紹運用在水泥行業(yè)的高新軸承產(chǎn)品技術(shù)方案之前，讓我們看兩個水泥行業(yè)的例子來說明新技術(shù)的應(yīng)用對節(jié)能的貢獻。
    機立窯和新型干法水泥窯相比，按6000萬噸年水泥熟料需求量折算，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤100萬噸以上，節(jié)省石灰石700萬噸以上，可以節(jié)約土地約2萬畝。（摘自浙江省“十一五”水泥工業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃）

　　產(chǎn)能為5000噸/天的水泥熟料干法生產(chǎn)線配套低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，年運行7000h，計算熟料發(fā)電量33.7KWh，年發(fā)電量5411x104KWh，年供電量4924x104KWh，按大型火電廠發(fā)電效率為0.383Kg標(biāo)準(zhǔn)煤/KWh計算，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤18859噸， 每年減少二氧化碳排放量47148噸。（摘自宋紀(jì)元《水泥余熱發(fā)電總包工程經(jīng)驗淺談》）
高可靠性軸承解決方案的產(chǎn)品技術(shù)特點

　　想象一下，高可靠性的軸承解決方案是否可以帶來巨大價值呢？
　　讓我們以解鐵姆肯公司的產(chǎn)品技術(shù)特點為例來逐一說明：
　　——純凈的軸承鋼材料     
　　——優(yōu)化的接觸型面設(shè)計
　　——高標(biāo)準(zhǔn)的表面粗糙度
　　1. 純凈的軸承鋼材料
　　從1917年，鐵姆肯公司為了更好的控制軸承品質(zhì)源頭而建立了自己的鋼廠，并主要為自己的軸承制造廠提供鋼材。隨著計算機技術(shù)的興起和迅猛發(fā)展，從上世紀(jì)80年代開始，正如大家在圖1中所看到的，Timken®軸承鋼的純凈度不斷躍上新的臺階。由于軸承鋼純凈度的提高，使得軸承由于內(nèi)部雜質(zhì)失效的幾率大大減少。試驗證實，軸承的有效壽命較相同運轉(zhuǎn)條件下的其他同類軸承可以提高到2倍。顯然，軸承以及設(shè)備的壽命因此可以提高，更長時間的可靠運轉(zhuǎn)無疑為水泥廠商提供了直接的效益。

                               圖1 軸承材料的不斷進步

                                    圖2 不同載荷狀況和接觸型面設(shè)計

                                圖3  幾何輪廓對軸承壽命的影響

　　3. 高標(biāo)準(zhǔn)的表面粗糙度
　　毋庸置疑，軸承滾道的表面粗糙度影響著潤滑的效果，而潤滑的有效性直接決定了軸承的壽命。在圖4中，不同表面粗糙度在相同的計算油膜厚度情況下，金屬之間的接觸摩擦程度是不同的，由此引起的軸承損傷也就不同。在同種工況下，我們用不同表面粗糙度的軸承作對比試驗，如圖5所見，隨著工況越來越苛刻，l（計算油膜厚度與復(fù)合滾子滾道表面粗糙度比值）越來越小時，增強的高標(biāo)準(zhǔn)表面粗糙度設(shè)計軸承與普通軸承壽命差甚至可以高達4倍。

                           圖4  表面粗糙度對油膜和金屬摩擦的影響

                              圖5  表面粗糙度對軸承壽命的影響

　　鐵姆肯公司高性能軸承解決方案
　　為了更好地提高設(shè)備性能和可靠性，鐵姆肯公司整合以上技術(shù)推出了一系列獨一無二的高性能軸承解決方案，包括了P900™ 軸承、DuraSpexx™軸承、抗雜質(zhì)軸承、工程表面處理軸承以及耐腐蝕軸承（見圖 6）。每種軸承都是針對某組特定的損傷模式而設(shè)計的。這些高性能軸承的使用壽命在不同的應(yīng)用環(huán)境中要比普通軸承高出一倍至六倍不等。

　　Timken P900™軸承和DuraSpexx™ 軸承在承載能力、效率和持久性方面表現(xiàn)卓越，被行業(yè)奉為標(biāo)桿。采用了超級純凈鋼后，這些軸承的滾子、內(nèi)圈、外圈的表面都經(jīng)過特殊加工，能減少與表面有關(guān)的損傷模式的產(chǎn)生（見圖5），此外，軸承先進的幾何構(gòu)型幾乎能完全消除由載荷過高或偏心所造成的邊界應(yīng)力集中（見圖 3）。在某些工況中，這些軸承的相對壽命要比Timken®標(biāo)準(zhǔn)軸承高出四倍。

 
圖6  鐵姆肯公司高性能軸承方案

　　除此之外，鐵姆肯公司還提供抗雜質(zhì)軸承。標(biāo)準(zhǔn) Timken®滲碳軸承能有效抵御中度雜質(zhì)的有害作用，無論是在實驗室還是現(xiàn)場測試，甚至能超過競爭對手所推出的抗雜質(zhì)產(chǎn)品。在雜質(zhì)更多、潤滑不足的工況中，Timken®抗雜質(zhì)軸承能進一步延長軸承壽命，實驗證明抗雜質(zhì)軸承可比標(biāo)準(zhǔn)Timken®軸承的壽命高達2倍之多。此外，我們還為客戶提供 Debris Signature Analysis™服務(wù)。作為一項高級計算機工具，這項工具讓工程師可以通過分析軸承滾道表面上所目檢到的雜質(zhì)損傷“痕跡”，對應(yīng)用環(huán)境的雜質(zhì)嚴(yán)重程度進行建模。該工具可以量化損傷痕跡對于軸承壽命的影響，并能幫助工程師選出最合適的軸承解決方案。

　　當(dāng)然，Timken®工程表面處理（ES）軸承會給我們帶來不同解決之道。鐵姆肯公司的工程表面處理技術(shù)能為客戶提供更好的軸承性能，被廣泛應(yīng)用于水泥、采礦、油田、冶金、風(fēng)能、航空航天和電力等行業(yè)。在這些行業(yè)里，軸承的性能和正常運行時間至關(guān)重要。這種軸承的設(shè)計特點在于采用了鐵姆肯公司的工程表面鍍層。這種鍍層是一種金屬碳化基的納米合成薄膜，擁有極其堅硬、摩擦超小的表面特性。它的有些屬性與陶瓷相似，能減少發(fā)生在滾子和滾道接觸面上的微型焊接和粘著磨損，尤其是金屬與金屬之間的接觸。工程表面處理軸承能有效地預(yù)防雜質(zhì)、減小摩擦和扭矩，減少表面擦傷，延長軸承在潤滑不良情況下的工作壽命，減少假性壓痕磨損以及潤滑劑的流失。該鍍層工藝經(jīng)過精心設(shè)計，符合質(zhì)量規(guī)范，在鐵姆肯公司全球制造工廠里都進行嚴(yán)格控制。鐵姆肯公司的技術(shù)專家進行了諸多性能測試以優(yōu)化鍍層配方，實驗證明，工程表面處理軸承的最大壽命能達到標(biāo)準(zhǔn)軸承的六倍。

　　說到耐腐蝕軸承。鐵姆肯公司的AquaSpexx™軸承上涂有鋅合金鍍層，鋅合金鍍層是鐵姆肯公司自主研發(fā)的專利技術(shù)，在軋機、加工設(shè)備、海事中應(yīng)用廣泛，能有效抵抗水性腐蝕所造成的損傷。鍍層設(shè)計通常應(yīng)用在軸承載荷較輕且非酸性的工作環(huán)境中。AquaSpexx™軸承具有很強的耐腐蝕性，通過實踐證實其相對軸承壽命最多可達傳統(tǒng)軸承的五倍。還有鐵姆肯公司的Thin Dense Chrome™（TDC）軸承的鍍層是一層鉻基薄層，能有效保護軸承，以免生銹和酸蝕。這些軸承通常應(yīng)用在紙機、食品飲料加工和海事行業(yè)中，與傳統(tǒng)軸承相比，其耐腐蝕特性要高出三倍。

　　高性能軸承可以應(yīng)用在產(chǎn)品周期的任何一個階段，從樣機原型到最終應(yīng)用，無需重新進行系統(tǒng)設(shè)計。通過采用高級計算機分析工具，鐵姆肯公司的工程師能為您提供有關(guān)解決方案的建議，向您推薦最適合您工況的產(chǎn)品。