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(jī)械立窯初級(jí)階段，20世紀(jì)20年代我們進(jìn)入了旋窯時(shí)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(shí)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(zhǎng)，現(xiàn)今每條生產(chǎn)線最大產(chǎn)能可以達(dá)到13000噸/天。與此同時(shí)，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(gè)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(jìn)步。
今天，鐵姆肯公司作為一家實(shí)力雄厚的、為各行各業(yè)提供杰出的摩擦管理和動(dòng)力傳動(dòng)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(chǎng)為核心，作為工業(yè)市場(chǎng)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(guó)家發(fā)改委發(fā)布八項(xiàng)措施強(qiáng)化節(jié)能減排，其中包括加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度、推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、加強(qiáng)節(jié)能降耗管理、推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、強(qiáng)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(qiáng)節(jié)能減排和控制污染。這對(duì)水泥行業(yè)來(lái)說(shuō)，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(dòng)力。
在介紹運(yùn)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(gè)水泥行業(yè)的例子來(lái)說(shuō)明新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)。
??? 機(jī)立窯和新型干法水泥窯相比，按6000萬(wàn)噸年水泥熟料需求量折算，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤100萬(wàn)噸以上，節(jié)省石灰石700萬(wàn)噸以上，可以節(jié)約土地約2萬(wàn)畝。（摘自浙江省“十一五”水泥工業(yè)發(fā)展專項(xiàng)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(yùn)行7000h，計(jì)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(jì)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(yàn)淺談》）
高可靠性軸承解決方案的產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)
想象一下，高可靠性的軸承解決方案是否可以帶來(lái)巨大價(jià)值呢？
讓我們以解鐵姆肯公司的產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)為例來(lái)逐一說(shuō)明：
——純凈的軸承鋼材料?????
——優(yōu)化的接觸型面設(shè)計(jì)
——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(jì)算機(jī)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(tái)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(yàn)證實(shí)，軸承的有效壽命較相同運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)疑為水泥廠商提供了直接的效益。
?????????????????????????????? 圖1 軸承材料的不斷進(jìn)步
2. 優(yōu)化的接觸型面設(shè)計(jì)
我們知道，在水泥設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，偏心的高負(fù)載在所難免。不但如此，隨著對(duì)設(shè)備能耗標(biāo)準(zhǔn)的要求不斷提高，設(shè)備和軸承的尺寸限定在更小的范圍。為此鐵姆肯公司采用了優(yōu)化的接觸型面幾何設(shè)計(jì)。如圖2所示，由于多半徑的接觸型面輪廓設(shè)計(jì)，軸承接觸區(qū)的應(yīng)力有效均化，避免局部的應(yīng)力集中而導(dǎo)致提前失效。如圖3，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)可以證明，鐵姆肯公司的優(yōu)化接觸型面幾何設(shè)計(jì)可以在惡劣工況下提高軸承壽命高達(dá)4倍。那么，從另外一方面講，我們可以減少零部件的設(shè)計(jì)尺寸、減少設(shè)備重量、減少運(yùn)轉(zhuǎn)能耗；不僅如此，還為原始設(shè)備制造商節(jié)省了制造成本，增加了利潤(rùn)空間。
??????????????????????????????????? 圖2 不同載荷狀況和接觸型面設(shè)計(jì)
??????????????????????????????? 圖3? 幾何輪廓對(duì)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(rùn)滑的效果，而潤(rùn)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(jì)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(duì)比試驗(yàn)，如圖5所見，隨著工況越來(lái)越苛刻，l（計(jì)算油膜厚度與復(fù)合滾子滾道表面粗糙度比值）越來(lái)越小時(shí)，增強(qiáng)的高標(biāo)準(zhǔn)表面粗糙度設(shè)計(jì)軸承與普通軸承壽命差甚至可以高達(dá)4倍。
?????????????????????????? 圖4? 表面粗糙度對(duì)油膜和金屬摩擦的影響
????????????????????????????? 圖5? 表面粗糙度對(duì)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(dú)一無(wú)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(duì)某組特定的損傷模式而設(shè)計(jì)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(jí)純凈鋼后，這些軸承的滾子、內(nèi)圈、外圈的表面都經(jīng)過(guò)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(jìn)的幾何構(gòu)型幾乎能完全消除由載荷過(guò)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(duì)壽命要比Timken?標(biāo)準(zhǔn)軸承高出四倍。
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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(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室還是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，甚至能超過(guò)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所推出的抗雜質(zhì)產(chǎn)品。在雜質(zhì)更多、潤(rùn)滑不足的工況中，Timken?抗雜質(zhì)軸承能進(jìn)一步延長(zhǎng)軸承壽命，實(shí)驗(yàn)證明抗雜質(zhì)軸承可比標(biāo)準(zhǔn)Timken?軸承的壽命高達(dá)2倍之多。此外，我們還為客戶提供 Debris Signature Analysis?服務(wù)。作為一項(xiàng)高級(jí)計(jì)算機(jī)工具，這項(xiàng)工具讓工程師可以通過(guò)分析軸承滾道表面上所目檢到的雜質(zhì)損傷“痕跡”，對(duì)應(yīng)用環(huán)境的雜質(zhì)嚴(yán)重程度進(jìn)行建模。該工具可以量化損傷痕跡對(duì)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(huì)給我們帶來(lái)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(yùn)行時(shí)間至關(guān)重要。這種軸承的設(shè)計(jì)特點(diǎn)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(jiān)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(zhǎng)軸承在潤(rùn)滑不良情況下的工作壽命，減少假性壓痕磨損以及潤(rùn)滑劑的流失。該鍍層工藝經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，符合質(zhì)量規(guī)范，在鐵姆肯公司全球制造工廠里都進(jìn)行嚴(yán)格控制。鐵姆肯公司的技術(shù)專家進(jìn)行了諸多性能測(cè)試以優(yōu)化鍍層配方，實(shí)驗(yàn)證明，工程表面處理軸承的最大壽命能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)軸承的六倍。
說(shuō)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(jī)、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(jì)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(qiáng)的耐腐蝕性，通過(guò)實(shí)踐證實(shí)其相對(duì)軸承壽命最多可達(dá)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(hù)軸承，以免生銹和酸蝕。這些軸承通常應(yīng)用在紙機(jī)、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。
鐵姆肯公司產(chǎn)品的價(jià)值
在水泥行業(yè)苛刻應(yīng)用環(huán)境中，鐵姆肯公司的全系列高性能軸承解決方案在材料、表面加工、接觸面幾何構(gòu)型以及鍍層等方面均采用了鐵姆肯公司自主研發(fā)的工程技術(shù)，能幫助我們的客戶降低設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)作的總成本，以此提升競(jìng)爭(zhēng)力，從而體現(xiàn)鐵姆肯產(chǎn)品的價(jià)值和為您帶來(lái)的增值。針對(duì)嚴(yán)苛的環(huán)境，我們的高性能軸承能為您：
? 提升軸承性能，延長(zhǎng)軸承壽命
? 提高功率密度，在同樣的安裝空間下，高性能軸承的承載能力更高
? 降低軸承更換成本
? 降低設(shè)備維修成本
? 延長(zhǎng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)間，提高生產(chǎn)力
? 價(jià)值最大化， 提高軸承性價(jià)比
高性能軸承可以應(yīng)用在產(chǎn)品周期的任何一個(gè)階段，從樣機(jī)原型到最終應(yīng)用，無(wú)需重新進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)采用高級(jí)計(jì)算機(jī)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。