BCN型浓缩机转盘装置改进设计与应用

李向前 闫洪涛张瀚斗隋显俊

(1. 鞍钢集团矿业有限公司东鞍山烧结厂，辽宁 鞍山 114041；2.鞍钢集团矿业有限公司工程设备保障部，辽宁 鞍山 114000)

0 引言

始建于1958年的某厂，是鞍钢集团矿业的国有大型现代化联合企业，也是鞍钢集团公司的主要原料基地之一。其选矿产线现采用两段连续磨矿、中矿再磨、重-磁-反浮选工艺流程(见图1)。

图1 选矿工艺流程图

浓缩机是选矿工艺中常用设备，其具有工作可靠、经营费用低等特点。某厂现所使用浓缩机，是1958年建成投入使用，共有53 m型6台、30 m型7台，为前苏联设计或国产化改型设计生产的设备，属于NT类型(老型号为BCN型)浓缩机。该设备应用于强磁前、浮选前、过滤前的矿浆浓缩。

某厂所使用的浓缩机采用主要装置类型是周边传动装置、开放式转盘装置，其具有结构简单、结构件厚重、传动装置寿命长等优点。但开放式装盘装置，在近些年高作业率条件下运转也暴露出故障率高、寿命相对较短的缺点。经过不断努力、不断试验，对其进行改型设计改造，成功地达到长寿命使用需要。本文对该机构改型设计及实践应用进行论述，以供广大机械同行应用参考。

1 设备背景

BCN型浓缩机构成见图2，其中转盘装置就是需要改进部分。

1-给矿部；2-中心筒；3-集电装置；4-转盘装置；5-传动架(桁架)；6-排矿部；7-周边传动装置；8-溢流部

转盘装置构成见图3，转盘座为零件，而轴承体为组装部件。

1-转盘；2-轴承(支承)体；3-转盘座

浓缩机工作原理是，矿浆经给矿部，下落至中心筒，再从转盘座底部分散到转盘座四周卸矿口流进浓缩机沉降池中。浓缩后的矿浆沉降池底，在桁架及下部耙齿搅动作用下输送到中心排矿部，并由底流泵输出。多余清水由周边池壁的溢流部排出。

转盘装置作用是，回转、定位、支承桁架进行周转运行；支承给矿部；连接及固定集电装置；中心输送矿浆。

2 存在问题

1)结构存在缺陷。轴承体内部存在构件间相对运动，是故障引发根源，也改进转盘装置的主体。如图4所示，轴承支承由内圈、外圈、滚动体组成。内外圈由角钢滚制而成，圆柱滚动体装在内外圈之间，存在内应力，内外圈易开裂。

图4 轴承支承实物

2)故障率高，转盘内壁(中心筒侧)发生磨漏后，因无密封，致使矿浆直接轴承支承体中，造成其损坏。

3)转盘装置的润滑设计不合理。开放式润滑结构，虽然给油脂较为方便，但润滑油脂消耗大，易进矿浆等杂物，使轴承提前磨损失效。

4)寿命短(为2.5年左右)，且故障维修更换装置时，检修作业量大。

检修标准工序如下：

工步01：浓缩机清矿，倒空，工期48小时(每工作日24小时，以下为每工作日12小时)。

工步02：溜槽切割部分拆除并固定、桁架支承拆除并垫起固定、下矿中心筒等给矿部拆除、集电装置及雨搭拆除。工期12小时。

工步03：上盘(转盘)、轴承支承、中心花筐拆除、拢矿裙子拆除。工期12小时。

工步04：检查更换下盘(转盘座)、中心盘基础螺栓。工期12小时。

工步05：安装中心盘(包括定心、找正、调整、定位等工步)、下矿中心筒安装。工期12小时。

工步06：中心花筐安装、拢矿裙子安装。工期12小时。

工步07：中心支承座安装、集电装置安装。工期12小时。

工步08：拆除溜槽固定支承、恢复溜槽、恢复转盘罩子、雨搭等。工期12小时。

工步09：试车、调试。放矿，带负荷运行。工期12小时。

转盘装置的轴承支承更换需要拆除安装部分给矿溜槽、中心筒、集电装置、防雨罩、转盘等，整个过程需要使用160T气车吊，又因中心部分作业面积小，所以作业危险性较大，检修技工劳动强度大。工期长(总工期至少10天)，严重影响生产正常进行。

此种装置已不能满足现今高效、高作业率使用要求，故需要采用新技术提升老设备技术性能。

3 改造方案

为解决上述问题，对转盘装置改造，通过多次试验，最终定型为本文所述新型转盘装置。

新型装盘装置构成见图5。其中，回转支承4为单排四点接触球式回转支承(轴承)，为标准件。原转盘1和转盘座5在原轴承支承位置，根据回转支承4各部结构尺寸，加工出与之配合的内腔尺寸，并在回转支承4内外侧加工出回型密封结构，最后加工出联接螺栓孔，以便联结固定本装置。

1-转盘；2-内(定)圈固定螺栓；3-外(动)圈固定螺栓；4-回转支承；5-转盘座

新型转盘装置的注油装置设计。因轴承注油口被封闭在转盘装置内，需重新设计。新型注油装置构成见图6。其中，注油器是在外(动)圈固定螺栓上加工出轴向、径向油道、螺栓头部与90°连接弯头3相联结的螺纹而形成的核心零件。其作用是将油路中润滑油输送到回转支承配合间隙中，最终实现润滑。达到在不拆解转盘装置的情况下，实现随时随地对转盘装置的回装支承注油润滑，且全过程保证回转支承在转盘中的密闭性。

1-连接接头；2-钢编油管；3-连接弯头；4-注油器；5-回转支承外(动)圈

3.1 轴承参数确定(以30 m浓缩机为例)

本着利旧的原则，根据原装置尺寸，查回转支承产品说明书选010.60.2240型。

3.2 校核强度

3.2.1 确定中心支承所受轴向力Fa、倾覆力矩M

查JB/T 6991-1993 周边传动式浓缩机标准及浓缩机设计说明书得相关参数，见表1。

表1 BCN-30型技术参数

3.2.2 确定安全系数Fs

查回转支承产品说明书中“各种应用场合悬着回转支承的安全系数”附表1，根据浓缩机实际工作情况，按工作平台(连续运转)取Fs=1.10。

因径向力Fr≤10%Fa，我们采取加大安全系数，忽略Fr的方法进行简化计算。

且结合某厂实际生产情况，常带负荷停机，增加系数5%，即Fs=1.15。

3.2.3 计算回转支承静态参照载荷Fa′、M′

Fa′=Fa×Fs=1 370kN×1.15=1 575.5kN

M′=M×Fs=2 230×1.15=2 564.5kN·m

3.2.4 确定螺栓的计算载荷

Fa=Fa=1 370kN

ML=M=2 230kN·m

3.2.5 校核强度

按上述计算结果，在010.60.2240型回转支承承载能力曲线确定载荷点位，如图7所示。

图7 010.60.2240型回转支承承载能力

由图7可以看出：

1)静态载荷点在滚道静态承载曲线 ① 下方，因此满足要求 。

2)螺栓载荷点在8.8 级螺栓承载曲线下方，因此选择8.8级螺栓可以满足要求。

4 实施效果及效益

从2012年开始陆续对13台浓缩机进行改造，寿命最长达6年，最短的4年。改造实施了10个年头了，完全达到预期目的。新型转盘装置体现以下特点：

1)寿命长，故障率低，减少检修次数。单排四点接触球式回转支承(轴承)具有结构紧凑、重量轻、钢球与圆弧滚道四点接触，能同时承受轴向力、径向力和倾翻力矩等优点。此种轴承密封好，泄露矿浆不易进入轴承内部。寿命长达五年，是原支承使用寿命两倍多。

2)节省润滑油脂，减少操作工人维护工作量。因封闭润滑，配合间隙小，给油脂量小，油脂不易流失。补加油量少(正常情况使用2.5年左右才需要补加油脂)，补加油周期长。原装置需要每天补油3 kg左右，新装置只是在寿命中后期每周补油1次。

实现效益如下：

改进前轴承支承计划价是5.5万元。

改进后轴承支承计划价为7.6万元。

转盘、转盘座改动不大，前后成本未变，仍各为6万元。

注：备件、材料价格取于2012年该厂物资系统报价。

改进后，

年平均节约备件费=((5.5+6+6)万元/2.5年-(7.6+6+6)万元/5年)×13台=39.52万元；

年平均节约油脂=每天给油脂3kg×(7-1)×365天/7天×13台×13.6元/kg =16.60万元。

施工费走大修费(略)。

年直接创效至少56万元以上，改造至今直接创效560万元。

5 结语

综上所述，无论从改造带来直接效益和降低工人劳动强度角度衡量，还是从生产产品的产量、质量对设备要求来看，改造都是必要的、可行的。从实际应用效果来看，也完全实现改造目的，即长寿化，降低故障率，减少检修次数，节省润滑油脂等，为提高选矿系统效率，保证全流程生产顺行，提供良好地设备保证。