Roulement de broyeur à boulets

Detailed Introduction to Ball Mill Bearings and Their Manufacturing & Inspection Processes

I. Functions and Types of Ball Mill Bearings

• High load capacity: Capable of bearing large radial loads (primary) and axial loads (from cylinder 窜动);

• Impact resistance: Adaptable to transient overloads caused by uneven feeding;

• Wear resistance: Low friction coefficient with the journal (≤0.001) and a service life ≥10,000 hours;

• Maintainability: Easy to install, lubricate, and replace.

1. Spherical Roller Bearings

• Structure: Double rows of rollers with a spherical raceway in the outer ring, allowing the inner ring to align relative to the outer ring (±2° deflection tolerance);

• Characteristics: Mainly bear radial loads and minor axial loads, suitable for small to medium ball mills (cylinder diameter ≤3m).

2. Double-Row Tapered Roller Bearings

• Structure: Two rows of tapered rollers, capable of bearing both radial and axial loads (strong axial load capacity);

• Characteristics: Must be installed in pairs (symmetric arrangement), suitable for medium to large ball mills (cylinder diameter 3-5m).

3. Sliding Bearings (Babbitt Metal Bearings)

• Structure: Babbitt metal (tin-based or lead-based) is cast on the inner surface of the bearing shell, lubricated by an oil film;

• Characteristics: Extremely high load capacity (suitable for extra-large ball mills with cylinder diameter ≥5m) but require a forced lubrication system and complex maintenance.

II. Manufacturing Process of Ball Mill Bearings (Taking Spherical Roller Bearings as an Example)

1. Manufacturing of Inner and Outer Rings (Material: High-Carbon Chromium Bearing Steel GCr15)

• Blank Preparation:

• Forging: Round steel is heated to 850-900℃ and forged into ring blanks (with a 3-5mm allowance on the large end). After forging, normalizing (860℃ for 2h, air cooling) is performed to eliminate network carbides;

• Inspection: Ultrasonic testing (UT) for internal defects (no inclusions ≥φ2mm allowed).

• Rough Machining:

• Turning: CNC lathes machine the inner hole, outer circle, and end faces, leaving a 1-2mm grinding allowance;

• Drilling (outer ring): Lubrication holes (5-8mm diameter) are drilled with a position tolerance of ±0.5mm.

• Heat Treatment:

• Quenching: Heating to 830-860℃, oil cooling to ≤200℃, resulting in a hardness of 61-65HRC;

• Trempe : Maintien à 150-180℃ pendant 2-3h pour éliminer les contraintes de trempe et stabiliser la structure.

• Usinage de finition:

• Bague intérieure : Les rectifieuses intérieures usinent le trou intérieur (tolérance IT5, rugosité de surface Ra≤0,4μm) ; les rectifieuses sans centre usinent la piste de roulement extérieure (précision sphérique 0,005 mm) ;

• Bague extérieure : Les rectifieuses cylindriques usinent le cercle extérieur (tolérance IT6) ; les rectifieuses spéciales usinent la surface sphérique intérieure (écart de rayon de courbure ± 0,01 mm) ;

• Affûtage:

• Superfinition : Superfinition de la surface du chemin de roulement (Ra≤0,1μm) pour réduire le coefficient de frottement.

2. Fabrication de rouleaux (Matériau : GCr15SiMn, avec une meilleure résistance à l'usure que le GCr15)

• Vide: Frappe à froid pour former la tête sphérique, éliminant les calamines ;

• Traitement thermique: Trempe + revenu à basse température (identique à la bague intérieure, dureté 60-64HRC) ;

• Affûtage: Les rectifieuses sans centre usinent le cercle extérieur (cylindricité ≤ 0,002 mm) ; les rectifieuses sphériques usinent les extrémités sphériques (ajustement ≥ 90 % avec la piste de roulement).

3. Fabrication de cages (Matériau : acier à faible teneur en carbone 20# ou laiton H62)

• Estampage : les plaques d'acier sont estampées dans des structures de poche (pour l'acier 20#), ou le laiton est forgé puis tourné pour former des poches ;

• Façonnage : Tolérance de taille de poche ± 0,1 mm pour assurer une rotation flexible des rouleaux dans les poches (jeu 0,1-0,3 mm).

4. Processus d'assemblage

• Nettoyage : Toutes les pièces sont nettoyées au kérosène (éliminant les copeaux de fer et l'huile) ;

• Correspondance de groupe : les bagues intérieures, les bagues extérieures et les rouleaux sont regroupés par tolérance dimensionnelle (± 0,001 mm par groupe) pour garantir un jeu radial (0,1-0,3 mm) ;

• Rivetage/Soudage : Après avoir assemblé la cage et les rouleaux, les fixer par rivetage (cages en acier) ou par soudage (cages en laiton) ;

• Inspection finale : vérifier la flexibilité de rotation (pas de blocage), appliquer de l'huile antirouille et emballer.

III. Processus d'inspection des roulements de broyeurs à boulets

1. Inspection des matières premières et des flans

• Inspection des matériaux:

• GCr15 : Analyse spectrale pour vérifier la teneur en Cr (1,4-1,65 %) et C (0,95-1,05 %) ;

• Métal antifriction (paliers lisses) : Analyse chimique pour vérifier l'alliage à base d'étain (Sn≥83%) et l'alliage à base de plomb (Pb≥78%).

• Qualité de forgeage:

• Inspection de la macrostructure (méthode de gravure) : Pas de cavités de retrait ni de fissures, nuance de carbure de réseau ≤2.

2. Inspection en cours de processus (nœuds clés)

• Après traitement thermique:

• Dureté : Le testeur de dureté Rockwell mesure les bagues intérieures/extérieures (61-65HRC) et les rouleaux (60-64HRC) ;

• Structure métallographique : Teneur en martensite ≤2, austénite résiduelle ≤15% (pour éviter les variations dimensionnelles).

• Après l'usinage de finition:

• Précision dimensionnelle : la MMT mesure le diamètre intérieur de la bague intérieure (IT5) et le diamètre extérieur de la bague extérieure (IT6) ;

• Tolérance géométrique : faux-rond radial de la bague intérieure ≤ 0,003 mm, perpendicularité de la face d'extrémité de la bague extérieure ≤ 0,002 mm/100 mm ;

• Qualité de surface : Rugosité de la piste (Ra≤0,4μm), pas de rayures ni de contusions (vérifiée avec une loupe 10x).

3. Inspection du produit fini

• Précision de rotation:

• Faux-rond radial de la bague intérieure (Fr) ≤ 0,01 mm, faux-rond radial de la bague extérieure (Fa) ≤ 0,015 mm ;

• Jeu radial:Mesuré avec des palpeurs ou des jauges de jeu (0,1-0,3 mm, ajusté en fonction de la taille du roulement) ;

• Test de vie: Échantillonnage pour les tests de durée de vie accélérés (1000 tr/min, 1,2 fois la charge nominale), avec une durée de vie ≥ 1000 heures (équivalent à ≥ 10 000 heures en utilisation réelle) ;

• Performances d'étanchéité (pour roulements étanches) : Test d'immersion dans l'eau (50 mm de profondeur d'eau, 500 tr/min, aucune pénétration d'eau pendant 30 min).