过热蒸汽下分级机主轴系统热态特性的数值模拟

摘要

过热蒸汽气流磨是一种新型的粉体加工设备,由于其工质过热蒸汽温度较高,在系统运行时需对与其配套的分级机的轴承进行冷却,其冷却要求为保证轴承温度维持在75 ℃以下及避免过度冷却,使粉碎腔中轴段的温度高于100 ℃,保证粉碎腔中不出现冷凝现象.为寻求一种有效的冷却方法,以四川绵阳流能粉体设备有限公司某型号过热蒸汽分级机为原型建模,利用有限元分析软件ANSYS,对其在自然冷却、水冷轴承座和油循环冷却三种条件下主轴系统的温升进行了数值模拟分析.通过模拟结果得:在自然冷却的条件下,分级机上下轴承温升较快,发热非常严重,轴承外圈最高温度分别达到145 ℃和177 ℃,超过普通轴承的极限使用温度;在采用水冷轴承座时,运行约45分钟,分级机主轴系统温度达到平衡,上下轴承外圈温度最高不超过33 ℃和46 ℃,同时粉碎腔中轴段的最低温度高于100 ℃;在采用油循环冷却时,运行约80分钟,主轴系统温升达到平衡,上下轴承外圈温度不超过43 ℃和56 ℃,且粉碎腔中轴段表面温度最低温度高于100 ℃.由以上结果可看出水冷轴承座和油循环冷却两种方式均能满足冷却要求,但油循环冷却造价昂贵,且油液密封困难,而水冷轴承座这种方式简单易行,故建议采用水冷轴承座这种方式对主轴系统进行冷却.