大连三环公司研发的“FZB11球磨机支撑轴承”节能新产品，在2010年11月29日申请国家实用新型专利并已获专利证书，专利号：ZL 2010 2 0629657.1 。该专利产品多次在北京、西安、南宁等地参加国家建材工业协会主办的“水泥节能产品技术交流会”，并在大会上做“产品性能介绍”，均得到与会行业专家的高度关注，且有多家水泥厂人员与我公司进行深入交流探讨。自2010年开始，大连三环公司就与建材工业协会签定了“共同合作协议”。
一、在水泥行业推广节能新产品的汇报
在2010年的政协提案中，有政协委员提出了在 “水泥行业”积极采用“FZB11球磨机支撑轴承” 节能新产品的建议。大连三环公司研发的节能新产品，通过两年的“布点”试用，已成功的在5家水泥厂得到使用。分别是：大连五岛水泥厂----￠2.2米球磨机、黑龙江肇东水泥厂----￠2.2米球磨机、金刚集团渭津水泥厂----￠2.2米球磨机、金刚集团东城水泥厂----￠3.0米球磨机、双庆水泥厂----￠2.2米球磨机，上述5个厂家对“FZB11球磨机支撑轴承”的一致评价：耐磨损、耐高温，用户对该“节能新产品”比较满意并非常认可，均提供了“运行使用报告”。
首家使用“FZB11球磨机支撑轴承”的大连五岛水泥厂，在￠2.2米球磨机上运行2年多的时间，拆机看：瓦面基本没有磨损。
从实验的2#磨机和3#磨机的耗电对比得知：节能达到6%。进而测算出一台磨机年均可节约电费十万余元，有显著的节能效果。
特别是：在金刚集团东城水泥公司安装的￠3.0米球磨机轴承，通过真机运行试验得知，在取消高压油顶起装置的情况下，一次起磨成功。该“FZB11节能轴瓦”在使用时，瓦温比“原钨金瓦”还低7度。总体看：本次的￠3.0米球磨机轴承试运行效果比较理想。有了“东城水泥”的运行结果，更坚定了我们在大型球磨机上应用的信心。
目前，有三台￠3.2米的“球磨轴瓦”等待在金刚集团长春四通水泥公司、金刚集团松原水泥公司、金刚集团大连天马水泥公司安装试用，其中：金刚集团大连天马水泥公司又对￠3.8米轴瓦进行询价、有采购意向(旧瓦基改造和新瓦订购)。可以说，应用市场前景非常广阔。
二、今后的工作思路
我们在节能产品的推广中也遇到了一些问题：需要对在用球磨机的“空心轴”进行测量，还要了解其“光洁度”情况。否则，就会影响“FZB11球磨机支撑轴承”节电性能和使用寿命等优势的发挥。在球磨机应用市场中了解到：有“钨金瓦”结构和“滚动轴承”结构两种类型球磨机，前者----耗电高、安装复杂、对环境污染严重;后者----虽有一些节电效果，但其制造成本较高、且不易维修。为此，我们公司明年调整下一步的工作思路：一方面,要参与球磨机改造设计，把单纯“换轴瓦”变为“换总成”(主要指在用旧球磨机);另一方面, 与球磨机制造商合作参与球磨机“总成设计”并提供“总承产品”，才能获得更好的应用效果(主要指新制造球磨机)。早日为“水泥行业”提供物美价廉的节能产品，从“节能效果”和“制造成本”两方面的综合分析， “FZB11球磨机支撑轴承”真正可成为替代“钨金瓦”、“滚动轴承”的理想新产品。
备注：
1、 上述“两个方面”所提及的-----“换总成”和提供“总承产品”，我们是“成本价”给客户使用的。
2、 我们公司关注的是“FZB11球磨机支撑轴承”产品节电数据，所以想选择￠3.0米以上球磨机轴瓦使用。
三、推荐使用的轴瓦产品
1、 我公司目前有三套“瓦结构”的“￠3.2米”球磨机支撑轴承，均有产品图纸。想找三台“对应尺寸”的球磨机使用，主要目的是想了解“FZB11球磨机支撑轴承”产品节电数据(与钨金瓦相比)。
2、 三套“￠3.2米瓦结构”轴瓦产品的主要尺寸：其中----南方厂家制造的有一套，尺寸为：内径-----1300㎜、瓦宽-----650㎜、外球径-----1800㎜、工作瓦面-----120℃。北方厂家制造的有二套，尺寸为：内径-----1300㎜、瓦宽-----600㎜、外球径-----1800㎜、工作瓦面-----150℃。
3、 我们公司提供的“三套￠3.2米球磨机支撑轴承”，是“免费”给客户使用的。也就是说，可送给客户永久使用。但可根据节电的费用情况，双方商定按比例分利。
4、 如“轴瓦客户”安装使用后比较满意，且不想分节电的费用、我们公司也可收点材料费用。
5、 大连公司研制的“FZB11球磨机支撑轴承”，可取消高压油顶起装置、安装时不用刮瓦、耐磨损耐高温、使用寿命长、性能优良等特点。
四、FZB11球磨机支撑轴承的诸多性能，详见“附件1”中的相关内容阐述
五、新型节能“FZB11球磨机支撑轴承”产品安全可靠
大连三环公司的技术专家，对“￠3.2米FZB11球磨机支撑轴承”从理论和试验两个方面做以阐述，充分说明能在水泥磨上安全使用。详阅“附件1”
FZB11高性能节能环保型球磨机支撑轴承在Φ3.2×13m球磨机上应用的可靠性分析
FZB11弹性金属塑料球磨机支撑轴承主要由三层材料复合而成的滑动轴承：以高性能环保型塑料为表面摩擦层，采用金属丝组成中间层，通过钎焊与不同的钢(或铸铁)基体层结合在一起形成的新型复合材料轴承。该复合材料轴承应用于各式球磨机用作支撑滑动轴承，取代传统的乌金瓦。产品的主要特点是：
l 摩擦系数小，有效降低轴瓦运行损耗，具有明显的节能效果;
l 具有极佳的耐磨损性能，使用寿命长;
l 承载能力比巴氏合金轴瓦提高20%以上;
l 有优异的抗咬合性能;
l 有优异的自润滑性能，取消高压油顶起仍可安全启停机，简化操作程序;
l 有很好的顺应性和独特的自调性能，有效改善瓦面接触压力状况，运行可靠、安全裕度大;
l 安装、检修不需刮研瓦面，缩短安装检修周期;
l 适应油润滑、脂润滑、水润滑和油水混合润滑;
l 材料中不含有重金属铅，具有环保特性;
l 节约大量贵重金属锡，具有资源节约特性。
弹性金属塑料瓦最初只应用于水力发电机组，又扩展应用到巨型立式辊磨机、球磨机等领域。下面就FZB11弹性金属塑料轴承在Φ3.2×13m球磨机上应用进行如下可靠性分析。该磨机的具体使用条件如下：
① d=Φ1282mm
② =494mm
③ 包角α=120°
④ 相对间隙取 =0.0015 B/d=0.38
⑤ 载荷P=220T÷2=110T=1100KN
⑥ n=20rpm
⑦ 润滑油 N320
⑧ 进油温度 t=20～32℃
1 轴承摩擦磨损性能分析
1.1 轴承的承载能力
磨机轴承的总载荷(包括自重、装球和存料量)合计为220T，按平均由两个轴瓦承载，则每个轴瓦的载荷为P=220T÷2=110T=1100KN，已知轴承尺寸为
d=Φ1282mm， =494mm，包角α=120°。
按投影面积计算得单位压力p=1100KN÷1110÷494=2MPa。弹性金属塑料轴承的动承载能力为≤9MPa，因此安全系数为a=9÷2=4.5，完全满足要求。
1.2 轴承摩擦性能
1.2.1 轴承在启动时的摩擦性能以及轴承取消高压油顶起装置的可靠性
传统球磨机主轴承乌金瓦，特别是大型球磨机轴瓦目前多采用动静压润滑形式。在液体动压轴承中，轴颈以一定的转速相对于轴瓦作旋转运动，润滑油液则靠轴颈带入收敛的间隙中，自动地形成压力油膜，实现液体润滑;而液体静压轴承，摩擦副之间的压力油膜主要是由轴承外部的供油系统产生的，因而即使在极低转速、甚至静止条件下也可以实现完全液体润滑。球磨机动静压轴承启动时采用静压润滑方式，而在正常运行之后依靠动压润滑，其目的是降低启动摩擦力矩并避免粘着烧瓦。
弹性金属塑料瓦表面的主体材料聚四氟乙烯塑料，它是当今固体材料中摩擦系数最低的(0.04)，这种特性使其成为自润滑轴承的理想材料。根据室内对比试验结果，乌金瓦和弹性金属塑料轴承摩擦系数对比见下表
注：试验设备采用MZS-200滑动轴承试验机;载荷2.6MPa,速度5.5m/s。试验时间60h，
试验结果表明弹性金属塑料轴承的启动摩擦系数较乌金瓦降低三倍以上，因此降低了启动力矩和启动电流，也就是说在启动时不用静压润滑同样可以降低摩擦功耗，安全起车。
另外，乌金瓦长期停车后再起车时，由于瓦和轴颈之间直接接触，瞬间摩擦阻力较大，摩擦热的产生易产生粘着磨损，造成烧瓦事故。而塑料瓦由于具有自润滑特性，无论是常温还是在熔点以上都不会产生象乌金瓦那样的粘着磨损。
弹性金属塑料瓦已大量应用于水轮发电机组和巨型立式辊磨机等领域。经过近二十年来的应用，产品在国内各大中小水电站装机上千台，在立式辊磨机上装机2000多台，提高了水电机组和立式辊磨机运行的安全可靠性。原采用乌金瓦时需采取高压油顶起装置，也即静压润滑启动装置，改用塑料瓦之后高压油顶起装置已全部取消。水轮发电机和立式辊磨机轴承的使用条件远比球磨机苛刻，因此球磨机轴瓦取消高压油顶起是可靠的。下表是水轮发电机轴承、立式辊磨机轴承和球磨机轴承的通常使用条件对比情况：
还有一点需要说明，巴氏合金瓦采用动静压轴承时需在轴瓦表面加工出储油室，储油室的存在改变了瓦面的形线。尽管面积较小，但会对流体动压油膜的形成造成一定负面影响。
1.2.2 轴承在连续工作时的摩擦性能
在摩擦表面之间维持一定厚度的润滑油膜，使相对运动的两摩擦表面完全隔开，这种轴承称为液体摩擦轴承。依靠摩擦表面间的相对运动速度和油的粘性而在油膜中自动产生压力场，并以此油膜压力平衡外载荷，从而保持一定油膜厚度的轴承称为液体动压轴承。描述润滑油膜压强规律的数学表达式称为雷诺方程。两相对运动表面间要建立动压而且保持连续油膜的条件是：(1)相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙; (2)被油膜分开的表面必须有一定的相对运动速度，其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出;(3)润滑油必须有一定黏度，供油要充分。
但实际上球磨机支撑轴承的运行工况是介于流体动压润滑和边界润滑之间的状态，造成这种状态的原因主要是相对运动速度低，接近临界速度，处于非完全液体摩擦状态。还有就是轴承使用中有冲击、振动等不均匀载荷存在，工作条件处于流体动压润滑和边界润滑两种交变状态。所以对运行效果的分析分完全流体动压润滑和非完全流体动压润滑两种情况。
① 在完全的流体动压润滑情况下:由于弹性金属塑料轴承相对乌金瓦的导热性低，热导率比乌金瓦小40多倍，同样运行条件下传热系数小于乌金瓦，由此造成油膜的温升高，引起润滑油粘度的下降，摩擦系数降低。
计算乌金瓦轴承特性数：
=10-6× = =0.128，
( )=3.03，摩擦系数f=3.03×0.0015=0.0046.
计算塑料瓦轴承特性数：
S0=10-6× ，
，摩擦系数f=2.63×0.0015=0.0040.
在完全流体动压润滑条件下，金属塑料轴瓦具有比乌金瓦较低的摩擦系数。
b、非完全流体动压润滑情况下：在滴油润滑条件下，在M2000试验机测得摩擦系数如下：
f乌=0.0167～0.0176，取0.0176
f塑=0.010～0.012，取0.012
塑料瓦摩擦系数明显低于乌金瓦。
1.3 弹性金属塑料瓦的PV值测试
国际知名的发电设备制造厂家日本东芝水电2007年5月购置了不同规格的高性能环保型塑料轴瓦，经过两年时间，进行了产品特性的全面测试和对比试验，2009年5月7日派人专程来公司进行交流和通报测试结果。
该试验在东芝水电3000KN轴承模拟试验台上进行。试验条件：单位压力3.5MPa，平均周速27.4m/s(500rpm),PV值96MPa.m/s。试验结果：轴瓦在较高PV值工况下，运行正常。
在Φ3.2×4.5m球磨机上p=1100KN÷1110÷494=2MPa ， =1.34m/s
的使用PV值为：2×1.34=2.68 MPa.m/s，远低于极限PV值，具有很高的安全可靠性。
2 轴承的节能原理和节能效果
2.1 流体动压润滑条件下的功耗和节能分析
乌金瓦轴承功耗：
KW
塑料瓦轴承功耗：
KW
功耗降低13%
2.2 非完全流体动压润滑条件下的功耗和节能分析
在该条件下，在M2000试验机测得摩擦系数如下：
f乌=0.0167～0.0176，取0.0176
f塑=0.010～0.012，取0.012
则功耗分别为：
乌金瓦N=f·F·π·D·n
=0.0176×1100×10³×π×1.282×20÷60
=25994W=26KW
塑料瓦N=f·F·π·D·n
=0.012×1100×10³×π×1.282×20÷60
=17.7KW
功耗降低32%
2.3 节能效果分析
球磨机运转时所需功率，其中一部分用于提升研磨体和物料到一定高度，并使之具有一定速度抛射出去。按抛物线轨迹下落，进行冲击击碎物料;另一小部分则是克服机械摩擦阻力，包括球磨机中空轴在主轴承中的摩擦、转动装置中的摩擦，其总效率A为70—90%，取80%。传动装置(减速机)的效率，对于国产减速器而言，取双极圆柱齿轮减速器的传动效率A1=0.955，则支承轴瓦的效率为A2= ，也就是说轴承总摩擦功耗损失率为1-A2=1-0.84=0.16=16%。
按前述分析计算：非完全流体动压润滑条件时，功耗节约32%。则轴承总节能占总功率的百分比为32%×16%=5.1%。
2.4轴承在球磨机上实际运行的效果
2.4.1 2009年4月我们在大连市五岛集团公司水泥厂2.2米球磨机上采用FZB11金属塑料球磨机支撑轴承替代原巴氏合金瓦，4月8日装机。由于生产任务忙，检修时间短，无法对已磨损的空心轴进行修复，表面粗糙度和圆柱度非常差，在轴向上可见波浪形。在运行半年后我们将磨头和磨尾的轴承分别进行拆解观察，表面状况良好，重新安装使用，预计使用两年没有问题。通过使用，金属塑料球磨机支撑轴承相对于原乌金瓦有如下特点：
a、节约电能：原乌金瓦在处理量为14T/h时运行电流为22A(额定电压10000V)，而金属塑料轴瓦处理量为14—18T/h时运行电流为21A，节电5%以上。节电效果和分析计算效果相吻合。
b 、轴承顺应性好：在磨头空心轴非常粗糙的情况下，轴承表面未发现严重划伤，而且拆解观察轴比原来光滑，其原因是弹性金属塑料轴承具有分子转移性，填补了对磨偶件的凸凹不平。
c 、寿命长：乌金瓦在此条件下一般不超过一年，从拆解观察情况看，轴承跑和良好，预计使用寿命两年以上。
d、安装方便：乌金瓦在安装时要反复进行刮研，工作量很大，对维修工人的技术水平要求高。而金属塑料轴瓦不需刮研直接安装使用，而且整个初次跑和试运行仅用了12个小时，然后便满负荷工作。
2.4.2 2010年3月在金刚集团肇东水泥有限公司2.2米球磨机上采用FZB11金属塑料球磨机支撑轴承替代原巴氏合金瓦。也是检修时间短，无法对已磨损的空心轴进行修复，同时瓦体水套损坏，不能进行通水冷却。在此情况下运行到现在，瓦温一直稳定在36℃以内，节电效果非常明显，由原来的每吨水泥能耗21元降到现在的19元，节能10%。节电效果高于分析计算和室内试验结果。其原因是实际工作中粗糙度和粉尘介入会导致磨粒磨损，在这种工况条件下塑料金属轴承相对于巴氏合金有更好的嵌入性和抗磨粒磨损性能，使能耗明显降低。
3 结论
3.1 通过对Φ3.2×4.5m球磨机支撑轴承的承载能力、摩擦性能、使用PV值等计算校核，结果表明使用弹性金属塑料轴承替代巴氏合金瓦是可靠的。同时由于取消高压油顶起装置可以降低球磨机制造成本，简化操作程序。
3.2球磨机轴瓦的运行条件是介于流体动压润滑和边界润滑之间的状态，即非完全流体动压润滑。由于金属塑料轴瓦的摩擦系数小于乌金瓦，致使轴瓦的功耗降低，降低幅度为32%，总功耗降低5.1%以上。实际运行表明球磨机采用金属塑料轴瓦后相对于乌金瓦的功耗降低5%—10%。其原因是实际运行当中由于有磨粒磨损存在，金属塑料轴瓦的异物镶嵌性好，功耗相对于计算分析和试验条件下比乌金瓦有更大幅度的降低。
3.3 由于良好的顺应性不损伤轴，相对于乌金瓦有较高的使用寿命，安装维护方便，在轴瓦改造时不需要对空心轴进行表面处理，缩短更换工期。
3.4金属塑料轴瓦材料当中不含有重金属铅，相对于乌金瓦又具有环保特点。
