浮选机回转支承传动系统设计及校核

浮选机回转支承传动系统设计及校核作者：蔡志勇

来源：《河南科技》2019年第07期

摘要：浮选机是选矿厂实现浮选过程的重要设备。叶轮转速是影响浮选机工艺性能的重要参数，而传统浮选机的皮带传动形式对叶轮转速的影响较大。通过齿轮传动形式可以有效弥补皮带传动的不足。因此，本文提出使用齿轮与轴承融为一体的回转支承作为传动部件，在实现齿轮传动的同时减少轴承的使用，使传动结构更加紧凑。通过几种回转支承的对比，选择了较好的回转支承形式，并且对回转支承进行选型和寿命校核，随后也对齿轮副进行强度校核。最后对该设计的优点进行总结。

关键词：浮选机;回转支承;齿轮传动

中图分类号：TH133.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）07-0076-04

Abstract： Flotation machine is an important equipment to realize flotation process in concentrator. The impeller speed is an important parameter which affects the process performance of the flotation machine. Through the gear transmission form can effectively make up for the lack of belt transmission. Therefore， this paper proposed to use the rotating support which integrated the gear and bearing as the transmission component， to reduce the use of bearings while realizing the gear transmission， so as to make the transmission structure more compact. By comparing several kinds of slewing bearings， a better form of slewing bearings was selected， and the type and life of slewing bearings were checked， and then the strength of gear pairs was checked. Finally， the advantages of the design were summarized.

Keywords： flotation machine;slewing bearing;gear transmission

浮选是选矿工艺中应用较为广泛的工艺，浮选机是浮选工艺中应用最多的设备。浮选机的工作原理[1]：当叶轮旋转时，进入浮选槽体内的矿浆从四周经槽底由叶轮下端吸入叶轮叶片间，同时，由鼓风机吹入的低压空气经风道、空气调节阀、空心主轴进入叶轮腔的空气分配器中，通过分配器周边的孔进入叶轮叶片间，矿浆与空气在叶轮叶片间进行充分混合后，从叶轮上半部周边斜上方排出，排出的矿浆再通过安装在叶轮四周斜上方的定子稳定定向后，再次进入整个槽体内形成矿化气泡，最后上升到槽体表面形成泡沫，通过刮板装置或推泡装置自流到泡沫槽中，后矿浆再次流回到叶轮区进行再循环。

影响浮选机工艺性能的参数有很多，其中叶轮的形状、转速以及通气量[2]对浮选效果的影响较大。有学者通过实验研究了叶轮转速对精矿产率的影响，得出结论：叶轮转速增大可以提高精矿的品位和回收率，但过大的转速会影响矿粒和气泡的有效黏附，增大脱落概率，不利于浮选。因此，对浮选机叶轮转速的精准控制对浮选具有重要意义。

1 传统浮选机的传动形式

目前，大部分浮选机采用皮带传动（如图1所示），电机输出的转矩依次通过小皮带轮、皮带、大皮带轮传递给主轴及叶轮。在实际运行中存在以下问题：传动装置外部尺寸大，当電机升档后，电机装置容易与横梁及踏板干涉;三角皮带易打滑、丢转，传动比不准确，不利于对叶轮转速的精确控制;皮带易老化，故障率高，效率较低，需要较大的启动和运行电流。

2 回转支承结构的分析和选型

回转支承是一种滚珠或滚柱式支撑回转装置，采用齿轮传动，一般适用于转速较低的传动结构。回转支承是在普通滚动轴承的基础上发展起来的，结构上相当于放大了的滚动轴承，因而又被称为“大型（或特大型）滚动轴承”。但是，其具有不同于常见轴承的特性：能同时承受较大的轴向力、径向力和倾覆力矩，由于转速低，因而滚道上接触点的载荷循环次数少。而作为最为广泛的传动形式之一的齿轮传动，能保证瞬时传动比恒定，平稳性高，传递运动准确可

靠;传递的功率和速度范围较大;结构紧凑，工作可靠，可实现较大的传动比;传动效率高，使用寿命长。这些优势可以有效弥补皮带传动的不足。

考虑到浮选机的传动轴应同时具有吸入空气作为风道和传动的功能，本文提出采用齿轮与轴承融为一体的回转支承作为浮选机传动结构的一部分，在实现齿轮传动的同时减少轴承的使用，使传动结构更加紧凑。

采用回转支承的浮选机传动结构主要有电动机、小齿轮、回转支承和回转机构等。空心轴与回转机构用螺栓连接，回转支承的外座圈与回转机构用螺栓连接，内座圈与减速箱体用螺栓连接，内外座圈之间设有滚动体。主轴产生的垂直载荷、水平载荷和倾覆力矩通过回转机构、回转支承的外座圈、滚动体、内座圈传给减速箱体。小齿轮与回转支承外圈的大齿轮相啮合，电机轴输出的转矩通过小齿轮传递给大齿轮，然后通过回转机构传递给空心主轴。采用回转支承的浮选机传动结构如图2所示。

2.1 回转支承的分类

按滚动体形状排列方式，回转支撑装置可分为以下四种结构[3]。

①单排四点接触球式。该结构如图3（a）所示，由2个座圈组成，为圆球形滚动体和圆

弧形曲面滚道，滚道端面半径R与滚珠直径d间的关系一般为R=0.52d。滚道端面的中心偏向滚珠的中心，与滚珠内切于4点，作用力与水平的夹角即接触角[α]一般为45°，可以同时承受不同方向的轴向載荷、径向载荷和倾覆力矩。座圈可分为剖分式和整体式两种。其中，整体式座圈具有成本低和刚度大的优点。为了便于将滚珠安装入滚道，座圈上开有径向的装填孔，待滚珠全部装入后用挡销塞住。

②单排交叉滚柱式。该结构如图3（b）所示，由2个座圈组成，为圆柱形或圆锥形滚动体，相邻滚动体之间的轴线交叉排列，平面滚道，接触角与单排四点接触球式一样，一般也为45°，同样可以传递不同方向的轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩。这种回转支承装置承载力更大，但制造精度高且装配间隙小，故其安装精度要求较高。

③双排异径球式。该结构如图3（c）所示，有3个座圈，采用开式装配，上下两排布置

滚珠。上排滚珠要比下排滚珠大，这主要是因为上排滚珠载荷大，下排滚珠载荷小。接触角[α]可自由移动90°，使得其能承受较大的轴向载荷和倾覆力矩。

④三排滚柱式。该结构如图3（d）所示，与双排异径球式类似，有3个座圈，有上下滚

道和径向滚道，且各自分开。上下两排滚珠呈水平平行排列，同时承受轴向载荷和转矩。径向的滚珠垂直于上下第一排和第二排滚珠，主要用来传递径向载荷。此种形式是这四种形式中承载能力最大的，主要用于载荷大、直径较大的大型回转机构。

综上所述，单排四点接触球式、双排异径球式和单排交叉滚柱式是目前应用最广泛的三种回转支承形式。