FZB11高性能環保節能型復合材料球磨機支撐軸承是由三層材料復合而成的滑動軸承：以高性能環保型塑料為表面摩擦層，采用彈性金屬絲墊組成中間層，通過釬焊工藝與不同的鋼（或鑄鐵）基體層結合在一起形成的新型復合材料軸承。
   該復合材料軸承應用于各式球磨機用作支撐滑動軸承，取代傳統的烏金瓦。產品的主要特點是：
    ●摩擦系數小，有效降低軸瓦運行損耗，具有明顯的節能效果；
    ●具有極佳的耐磨損性能，使用壽命長；
    ●承載能力比巴氏合金軸瓦提高20%以上；
●有優異的抗咬合性能，不損傷軸；
    ●有優異的自潤滑性能，取消高壓油頂起仍可安全啟停機，簡化操作程序：
    ●有很好的順應性和獨特的自調性能，安裝、檢修不需刮研瓦面，縮短安裝檢修周期；
    ●適應油潤滑、脂潤滑、水潤滑和油水混合潤滑；
    ●材料中不含有重金屬鉛，具有環保特性；
    ●節約大量稀有金屬錫，具有資源節約特性。
    復合材料軸瓦最初只應用于水力發電機組，隨著產品的材料和工藝創新，又擴展應用到巨型立式水泵電機和立式輥磨機、球磨機等領域。經過近二十年來的應用，產品在國內各大中小水電站裝機上千臺，在立式輥磨機上裝機2000多臺，提高了水電機組和立式輥磨機運行的安全可靠性。隨著產品應用范圍的不斷擴大，實際運行經驗的不斷積累，人們對復合材料軸瓦的研究興趣已由原來的高可靠性轉移到更多的烏金瓦所不能替代的其他優點，比如節能特點和環保特點等。本文針對Ø2.2mX7m球磨機復合材料軸瓦在液體潤滑條件下相對于烏金瓦的節能機理和效果做如下計算分析和探討。
1、節能機理
    在摩擦表面之間維持一定厚度的潤滑油膜，使相對運動的兩摩擦表面完全隔開，這種軸承稱為液體摩擦軸承。依靠摩擦表面間的相對運動速度和油的粘性而在油膜中自動產生壓力場，并以此油膜壓力平衡外載荷，從而保持一定油膜厚度的軸承稱為液體動壓軸承。描述潤滑油膜壓強規律的數學表達式稱為雷諾方程。兩相對運動表面間要建立動壓而且保持連續油膜的條件是：  (1)相對運動的兩表面間必須形成收斂的楔形間隙：(2)被油膜分開的表面必須有一定的相對運動速度，其運動方向必須使潤滑油由大口流進，從小口流出；  (3)潤滑油必須有一定黏度，供油要充分。
但實際上球磨機支撐軸承的運行工況是介于流體動壓潤滑和邊界潤滑之間的狀態，造成這種狀態的原因主要是相對運動速度低，接近臨界速度，處于非完全液體摩擦狀態。還有就是軸承使用中有沖擊、振動等不均勻載荷存在，工作條件處于流體動壓潤滑和邊界潤滑兩種交變狀態。所以對運行效果的分析分完全流體動壓潤滑和非完全流體動壓潤滑兩種情況。
 
 
復合材料軸瓦功耗：
N=f F.π.D.n=2.15kw
節約了0.43kW
    結論，實驗結果表明復合材料軸瓦功耗比烏金瓦降低16.7%
    (16)分析
    復合材料軸瓦相對烏金瓦的特點也在于復合材料軸瓦的導熱性相對較低，熱導率為0.71Wf MK，而烏金瓦（以ZSriSbIICrj6為例）的熱導率為33.49W/MK，同樣運行條件下由于復合材料軸瓦的熱導率比烏金瓦小40多倍，由此造成油膜的溫升高3.8℃，引起潤滑油粘度的下降，降低了摩擦系數。但復合材料軸瓦相對于巴氏合金瓦耐溫高、不產生粘著磨損和高耐磨的性能，使軸承在不影響磨損性能的情況下的功耗降低。
    1.2非完全流體動壓潤滑條件下的功耗：
    相對運行速度較低，潤滑不充分等不足以產生完全的承載油膜，這樣的軸承為非完全流體動壓潤滑軸承。造成這種狀態的原因主要是相對運動速度低，接近臨界速度，或者動壓軸承在啟動和停車時，處于非液體摩擦狀態。還有就是軸承使用中有沖擊、振動等不均勻載荷存在。這類軸承的摩擦磨損性能與軸承材料、軸頸材料以及粗糙度等條件有關。
    復合材料軸瓦表面的主體材料聚四氟乙烯塑料，它是當今固體材料中摩擦系數最低的，甚至在0.04以下，這種特性使其成為自潤滑軸承的理想材料。另外，聚四氟乙烯具有分子轉移性，即在與對磨偶件接觸滑動時會馬上在偶件上形成一層極薄的轉移膜，使塑料和金屬之間的摩擦變成塑料和塑料之間的摩擦。轉移膜不但降低了摩擦系數，同時會填補偶件間的微觀不平，當轉移膜破壞時還會自動補充。彈性金屬塑料軸承的減摩特性使其運行的軸承功耗大大降低。

    按摩擦系數上限進行功耗計算：烏金瓦功耗：
    N=0.0176x435 Xl03XπX0.9X21—60=7.6kW
    復合材料軸瓦功耗：
    N=0.012 x435 Xl03 xnx0.9x21- 60=5.2kW
    節能32%
    結論，在非完全流體動壓潤滑情況下金屬塑料軸瓦具有比烏金瓦更低的摩擦系數功耗比烏金瓦降低32%
    1.3節能分析：
    球磨機運轉時所需功率，其中一部分用于提升研磨體和物料到一定高度，并使之具有一定速度拋射出去。按拋物線軌跡下落，進行沖擊擊碎物料；另一小部分則是克服機械摩擦阻力，包括球磨機中空軸在主軸承中的摩擦、轉動裝置中的摩擦，其總效率A為70～90%，取A=80%。
    傳動裝置（減速機）的效率，對于國產減速器而言，取雙極圓柱齒輪減速器的傳動效率Ai=0.955。
    則支承軸瓦的效率為：
    A2= AA= 0098505-0,84
    )55
    軸承總摩擦功耗損失率為：
    1-A2=1-0.84=0,16=16%
    非完全流體動壓潤滑條件，功耗節約32%，則軸承總節能占總功率的百分比為：
    32%x16%=5.1%
2、實際運行效果
    2.1 2009年4月我們在大連市五島集團公司水泥廠2.2米球磨機上采用FZB11高性能環保節能型復合材料球磨機支撐軸承替代原巴氏合金瓦，4月8日裝機。由于生產任務忙，檢修時間短，無法對已磨損的空心軸進行修復，表面粗糙度和圓柱度非常差，在軸向上可見波浪形。在運行半年后我們將磨頭和磨尾的軸承分別進行拆解觀察，表面狀況良好，重新安裝使用，預計使用兩年沒有問題。通過使用，復合材料球磨機支撐軸承相對于原烏金瓦有如下特點：
    a、節約電能：原烏金瓦在處理量為14T/h時運行電流為22A(額定電壓10000V)，而復合材料軸瓦處理量為14-18T/h時運行電流為21A，節電5%以上。節電效果和分析計算效果相吻合。
    b、軸承順應性好：在磨頭空心軸非常粗糙的情況下，軸承表面未發現嚴重劃傷，而且拆解觀察軸頸比原來光滑，其原因是復合材料軸瓦具有分子轉移性，填補了對磨偶件的凸凹不平。
    c、壽命長：烏金瓦在此條件下一般不超過一年，從拆解觀察情況看，軸承跑和良好，預計使用壽命兩年以上。
    d、安裝方便：烏金瓦在安裝時需要反復進行刮研，工作量很大，對維修工人的技術水平要求高。而復合材料軸瓦不需刮研直接安裝使用，而且整個初次跑和試運行僅用了12個小時，然后便滿負荷工作。
    2.2 2010年3月在金剛集團肇東水泥有限公司2.2米球磨機上采用FZB11高性能節能環保型球磨機支撐軸承替代原巴氏合金瓦。也是檢修時間短，無法對已磨損的空心軸進行修復，同時瓦體水套損壞，不能進行通水冷卻。在此情況下運行到現在，瓦溫一直穩定在36℃以內，節電效果非常明顯，由原來的每噸水泥能耗21元降到現在的19元，節能10%。節電效果高于分析計算和室內試驗結果。分析原因是實際工作中粗糙度和粉塵介入會導致磨粒磨損，而在這種工況條件下復合材料軸承相對于巴氏合金有更好的嵌入性和抗磨粒磨損性能，使能耗明顯降低。
3、結論
    3.1球磨機軸瓦的運行條件是介于流體動壓潤滑和邊界潤滑之間的狀態。在完全流體潤滑條件下彈性金屬塑料軸承相對烏金瓦的導熱性較低，復合材料軸瓦的熱導率比烏金瓦小40多倍，同樣運行條件下傳熱系數小于烏金瓦，由此造成油膜的溫升高，引起潤滑油粘度的下降，最終使軸承的功耗降低，但降低幅度很小。非完全流體動壓潤滑條件下，由于金屬塑料軸瓦的摩擦系數小于烏金瓦，致使軸瓦的功耗降低，降低幅度為32%，占球磨機總功耗的5.1%左右。
    3.2實際運行表明球磨機采用金屬塑料軸瓦后相對于烏金瓦的功耗降低5%以上。運行效果更加驗證了支撐軸承處于非完全液體摩擦狀態。軸承使用中有沖擊、振動等不均勻載荷存在，工作條件處于流體動壓潤滑和邊界潤滑兩種交變狀態。另外，實際運行當中由于有磨粒磨損存在，金屬塑料軸瓦的異物鑲嵌性好，功耗相對于計算分析和試驗條件下比烏金瓦有更大幅度的降低。
3.3通過以上計算分析、試驗分析和實際運行結果的分析，表明FZB11高性能節能環保型彈性金屬塑料球磨機支撐軸承取代烏金瓦具有明顯的節能效果。
    3.4復合材料軸瓦材料當中不含有重金屬鉛，相對于烏金瓦又具有環保特點。復合材料球磨機支撐軸承取代百年傳統的烏金瓦符合國家節能減排的基本國策。
3.5由于良好的順應性，不損傷軸，在軸瓦改造時不需要對空心軸進行表面處理，縮短更換工期，安裝維護方便。由于具有低摩擦和高耐磨的性能相對于烏金瓦有較高的使用壽命，是更新換代節能新產品。以我國年產10億噸水泥計算，可降低能耗成本10～20億元人民幣，節能效果顯著。
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