Ball Mill Trunnion Bearing: White Metal (Babbitt) vs Rolling Element, Hydrodynamic Lubrication, at Failure Mode Guide

Ang ball mill o SAG mill sa isang planta ng pagpoproseso ng semento o mineral ay maaaring tumimbang ng 1,000–5,000 tonelada kapag ganap na nakargahan ng grinding media at ore. Ang buong umiikot na masa ay sinusuportahan sa dalawang punto - ang trunnion bearings sa dulo ng feed at discharge na dulo ng gilingan. Sa isang malaking SAG mill, ang bawat trunnion bearing ay maaaring magdala ng static radial load na 3,000–8,000 kN sa shaft journal diameter na 800–1,800mm. Ang bearing na sumusuporta sa load na ito ay hindi isang standard rolling element bearing mula sa isang catalog — ito ay isang precision-engineered hydrodynamic white metal (Babbitt) bearing, na gumagana sa isang manipis na film ng pressurized oil na karaniwang 50–150 microns lang ang kapal. Kapag ang oil film na ito ay buo, ang bearing ay tumatakbo nang walang katapusan na halos walang pagkasira. Kapag nasira ang pelikula — sa pagsisimula, sa panahon ng pagkabigo sa supply ng langis, o sa sobrang karga — nangyayari ang metal-to-metal contact sa loob ng millisecond, at ang malambot na lining ng Babbitt ay nagsasakripisyo ng sarili upang protektahan ang shaft journal. Ang isang solong trunnion bearing failure sa isang malaking SAG mill ay maaaring magastos ng $2–5 milyon sa nawalang produksyon, pagkukumpuni ng baras, at retalling ng bearing.

Ang gabay na ito ay nagbibigay ng kumpletong engineering framework para sa pagpili, pagtukoy, at pagpapanatili ng ball mill at grinding mill trunnion bearings — sumasaklaw sa pangunahing pagpili sa pagitan ng white metal (Babbitt) at rolling element bearings, hydrodynamic lubrication theory at ang Sommerfeld number, forced lubrication system na disenyo, bearing clearance specification, at ang failure modes na nagreresulta mula sa maling deficiency ng system o lubrication.

Bahagi 1: Mga Uri ng Trunnion Bearing — White Metal vs Rolling Element

1.1 Ang Pangunahing Pagpipilian

Dalawang teknolohiya ng tindig ang ginagamit para sa suporta sa paggiling ng mill trunnion:

White metal (Babbitt) hydrodynamic bearings — ang nangingibabaw na teknolohiya para sa malalaking mill (shell diameter > 3.0m). Ang trunnion journal ay umiikot sa loob ng isang precision-bored na bearing shell na nilagyan ng Babbitt metal. Ang isang pressurized oil film ay naghihiwalay sa journal mula sa ibabaw ng Babbitt sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng pagpapatakbo.

Rolling element bearings (spherical roller bearings) — ginagamit para sa mas maliliit na mill (shell diameter < 3.0m) at para sa mga mill kung saan mas inuuna ang pagiging simple ng rolling element bearing maintenance kaysa sa ultimate load capacity ng hydrodynamic bearings.

1.2 White Metal (Babbitt) Bearing Technology

Ang mga puting metal na bearings ay gumagamit ng isang layer ng Babbitt alloy na pinagsama sa isang bakal o cast iron backing shell. Ang Babbitt layer — karaniwang 3–12mm ang kapal — ay bumubuo sa aktwal na ibabaw ng bearing na kumakabit sa oil film.

Mga komposisyon ng haluang metal ng Babbitt:

Para sa ball mill at SAG mill trunnion bearings, ang tin-base na Babbitt (Grade 2) ay ang karaniwang detalye — nagbibigay ito ng pinakamahusay na kumbinasyon ng lakas ng pagkapagod, resistensya ng kaagnasan, at kakayahang ma-embed (ang kakayahang sumipsip ng maliliit na kontaminant na particle nang hindi namarkahan ang shaft journal).

Mga pangunahing katangian ng Babbitt bilang isang materyal na tindig:

• Sacrificial wear: Ang Babbitt ay mas malambot kaysa sa shaft journal (karaniwang 20–30 HB vs 200–300 HB para sa hardened journal). Sa ilalim ng metal-to-metal contact, mas gustong magsuot ang Babbitt, na pinoprotektahan ang mas mahal na shaft journal mula sa pinsala.

• Embeddability: Ang malambot na Babbitt matrix ay maaaring mag-embed ng maliliit na hard particle (mill scale, dust, wear debris) na pumapasok sa bearing, na pumipigil sa kanila sa pag-iskor sa ibabaw ng journal.

• Conformability: Ang Babbitt ay maaaring bahagyang mag-deform sa ilalim ng load upang umayon sa maliit na misalignment sa pagitan ng bearing bore at ng journal, na namamahagi ng load nang mas pantay kaysa sa isang matibay na bearing material.

• Limitasyon sa pagkapagod: Ang pangunahing limitasyon ng Babbitt ay ang lakas ng pagkapagod nito — sa ilalim ng cyclic loading, ang Babbitt layer ay maaaring mag-crack at mag-delaminate mula sa backing. Ang pinapahintulutang presyon ng tindig para sa tin-base na Babbitt ay karaniwang 3.5–7.0 MPa para sa tuluy-tuloy na operasyon.

1.3 Rolling Element Bearings para sa Mill Trunnions

Para sa mas maliliit na grinding mill, ang spherical roller bearings ay ang karaniwang rolling element bearing para sa trunnion support. Ang mga spherical roller bearings ay pinili dahil:

• Ang kanilang kakayahan sa self-aligning (hanggang ±2.5° misalignment) ay tinatanggap ang shaft deflection at foundation settlement na nangyayari sa mga pag-install ng grinding mill

• Ang kanilang mataas na radial load capacity na may kaugnayan sa bore diameter

• Ang kanilang kakayahang magdala ng pinagsamang radial at axial load

Ang limitasyon ng rolling element bearings para sa malalaking mill trunnions ay ang available na laki ng bore — ang standard spherical roller bearings ay available hanggang sa humigit-kumulang 1,250mm bore diameter, na naglilimita sa kanilang aplikasyon sa mga mill na may trunnion journal diameter na mas mababa sa humigit-kumulang 1,100mm. Para sa mas malalaking mill, ang hydrodynamic white metal bearings ay ang tanging praktikal na opsyon.

1.4 Pamantayan sa Pagpili: White Metal vs Rolling Element

Bahagi 2: Hydrodynamic Lubrication Theory — Ang Pundasyon ng Trunnion Bearing Design

2.1 Ang Reynolds Equation at Oil Film Formation

Ang hydrodynamic oil film sa isang trunnion bearing ay nabuo sa pamamagitan ng wedge action ng umiikot na journal. Habang umiikot ang journal, hinihila nito ang langis papunta sa nagtatagpo na puwang sa pagitan ng ibabaw ng journal at ng bearing bore. Ang pressure na nabubuo sa converging oil wedge na ito ay sumusuporta sa journal load — ito ay hydrodynamic lubrication.

Ang namamahala na equation para sa pamamahagi ng presyon sa oil film ay ang Reynolds equation:

saan:

• P = presyon ng oil film (Pa)

• h = kapal ng lokal na oil film (m)

• μ = dynamic na lagkit ng langis (Pa·s)

• u = bilis ng ibabaw ng journal (m/s)

• x = circumferential coordinate

• z = axial coordinate

Ang pangunahing insight mula sa Reynolds equation ay ang oil film pressure — at samakatuwid ang load-carrying capacity — ay proporsyonal sa:

• Ang lagkit ng langis  μ (mas mataas na lagkit → mas mataas na presyon ng pelikula → mas mataas na kapasidad ng pagkarga)

• Ang bilis ng ibabaw ng journal u (mas mataas na bilis → mas maraming langis ang na-drag papunta sa wedge → mas mataas na presyon ng pelikula)

• Ang kabaligtaran ng kapal ng pelikula h⊃3; (mas manipis na pelikula → mas mataas na gradient ng presyon → mas mataas na kapasidad ng pagkarga, ngunit mas mataas din ang panganib ng pagkasira ng pelikula)

2.2 Ang Sommerfeld Number — Ang Key Design Parameter

Ang numero ng Sommerfeld (S) ay ang walang sukat na parameter na nagpapakilala sa kondisyon ng pagpapatakbo ng isang hydrodynamic na tindig. Pinagsasama nito ang bearing geometry, load, speed, at oil viscosity sa iisang numero na hinuhulaan ang lubrication regime ng bearing:

saan:

• μ = dynamic na lagkit ng lubricating oil sa operating temperature (Pa·s)

• N = bilis ng pag-ikot ng journal (rev/s)

• P = bearing unit load =

(Pa), kung saan ang W ay ang bearing load (N), L ay ang tindig na haba (m), at D ay ang diameter ng journal (m)

• R = journal radius (m) =D/2

• C = radial clearance sa pagitan ng journal at bearing bore (m)

Interpretasyon ng Sommerfeld number:

Para sa ball mill at SAG mill trunnion bearings, ang target ng disenyo ay S ≥ 0.30 sa ilalim ng lahat ng normal na kondisyon ng operating. Ang numero ng Sommerfeld ay pinaka-kritikal sa startup (mababang N) at sa ilalim ng mga kondisyon ng peak load.

2.3 Pagkalkula ng Minimum na Kapal ng Pelikula

Ang pinakamababang kapal ng oil film sa isang hydrodynamic bearing ay:

Kung saan ang ε ay ang eccentricity ratio (ang ratio ng journal center offset sa radial clearance). Para sa isang mahusay na dinisenyo na mill trunnion bearing na tumatakbo sa buong hydrodynamic na rehimen:

Para sa isang tindig na may radial clearance na C = 0.5mm:

Ang pinakamababang kapal ng pelikula ay dapat lumampas sa pinagsamang pagkamagaspang sa ibabaw ng journal at bearing bore sa pamamagitan ng safety factor na hindi bababa sa 3–5:

Kung saan  ang Λ ay ang ratio ng kapal ng pelikula (target  Λ ≥3 ) at ang Ra ay ang pagkamagaspang sa ibabaw (karaniwang 

= 0.4–0.8 μm,

= 0.8–1.6 μm para sa Babbitt).

Para sa

= 0.4 μm at

= 1.0 μm:

Ang minimum na ito ay madaling nasiyahan sa pamamagitan ng 150 μm film kapal na kinakalkula sa itaas - nagpapatunay na ang bearing ay gumagana nang ligtas sa buong hydrodynamic na rehimen.

2.4 Detalye ng Bearing Clearance

Ang radial clearance

Ang C sa pagitan ng journal at bearing bore ay isa sa mga pinaka kritikal na dimensional na parameter sa trunnion bearing design:

• Masyadong maliit: Ang hindi sapat na clearance ay humahadlang sa daloy ng langis sa pamamagitan ng bearing, binabawasan ang paglamig, at pinatataas ang panganib ng thermal seizure sa ilalim ng pagkarga

• Masyadong malaki: Ang sobrang clearance ay nakakabawas sa oil film pressure (ang wedge action ay hindi gaanong epektibo sa isang malawak na agwat), nagpapataas ng journal eccentricity, at nagiging sanhi ng vibration

Inirerekomendang radial clearance para sa mill trunnion bearings:

Para sa 1,200mm diameter ng journal:

Dapat masukat ang clearance sa operating temperature — ang thermal expansion ng journal (bakal, koepisyent ≈ 12 × 10⁻⁶/°C) ay binabawasan ang epektibong clearance habang umiinit ang gilingan. Para sa isang 1,200mm journal na tumatakbo sa 60°C sa itaas ng ambient:

Ang thermal expansion na ito ay kumokonsumo ng malaking bahagi ng cold clearance — ang cold clearance ay dapat na nakatakda nang sapat na malaki upang matiyak na ang hot clearance ay nananatili sa loob ng inirerekomendang hanay.

Bahagi 3: Disenyo ng Sapilitang Lubrication System

3.1 Bakit Mahalaga ang Sapilitang Lubrication

Ang white metal trunnion bearings ay nangangailangan ng forced oil circulation lubrication system — hindi isang simpleng oil bath o grease lubrication. Ang mga dahilan ay pangunahing:

1. Pag-aalis ng init: Ang malapot na gupit ng oil film ay bumubuo ng init. Para sa isang malaking SAG mill trunnion bearing, ang heat generation rate ay maaaring 20–80 kW bawat bearing. Ang init na ito ay dapat alisin sa pamamagitan ng nagpapalipat-lipat na langis - ang langis ay gumaganap bilang parehong pampadulas at coolant.

2. Patuloy na supply ng langis: Ang hydrodynamic na pelikula ay dapat na panatilihing patuloy. Anumang pagkagambala sa supply ng langis — kahit na sa loob ng ilang segundo sa ilalim ng pagkarga — ay nagiging sanhi ng pagbagsak ng pelikula at magsimula ang metal-to-metal contact.

3. Pagsala ng langis: Ang mga kontaminant sa langis (mga particle ng pagsusuot, alikabok ng gilingan, tubig) ay dapat na patuloy na alisin upang maiwasan ang nakasasakit na pinsala sa ibabaw at journal ng Babbitt.

3.2 Mga Bahagi ng Sapilitang Lubrication System

Ang isang kumpletong trunnion bearing lubrication system ay binubuo ng:

Reservoir ng langis (sump):

• Kapasidad: Karaniwang 500–3,000 litro para sa malalaking mill trunnion system

• Material: Welded steel na may panloob na coating o stainless steel lining

• Mga Tampok: Oil level sight glass, temperature sensor, low-level alarm, drain valve, access manhole para sa paglilinis

Pangunahing bomba ng langis:

• Uri: Gear pump (positive displacement) — nagbibigay ng tuluy-tuloy na daloy anuman ang presyon ng system

• Tungkulin: Tuloy-tuloy na operasyon tuwing tumatakbo ang gilingan

• Standby: Isang 100% duty standby pump na may awtomatikong pagpapalit sa main pump failure — mandatory para sa malalaking mill

High-pressure (jacking) pump:

• Uri: Piston pump — nagbibigay ng napakataas na presyon (10–25 MPa) sa mababang rate ng daloy

• Function: Inaalis ang journal mula sa ibabaw ng Babbitt sa panahon ng pagsisimula sa pamamagitan ng pag-inject ng high-pressure na langis nang direkta sa ilalim ng journal sa pamamagitan ng isang bulsa sa bearing bore. Pinipigilan nito ang pakikipag-ugnayan ng metal-to-metal sa panahon ng kritikal na panahon ng pagsisimula bago maitatag ang hydrodynamic film.

• Operasyon: Awtomatikong na-activate 2–5 minuto bago magsimula ang gilingan; na-deactivate kapag umabot ang mill sa bilis ng pagpapatakbo at ang hydrodynamic na pelikula ay nakumpirma sa pamamagitan ng pagpapapanatag ng temperatura ng tindig

Oil cooler:

• Uri: Shell-and-tube o plate heat exchanger, pinalamig ng tubig

• Tungkulin: Panatilihin ang temperatura ng supply ng langis sa 40–50°C (inlet to bearing)

• Control: Ang thermostatically controlled bypass valve ay nagpapanatili ng pare-parehong temperatura ng supply ng langis anuman ang ambient temperature o mill load

Pagsala ng langis:

• Pangunahing filter: 25–50 micron absolute filtration — nag-aalis ng mga particle na maaaring makakuha ng marka sa ibabaw ng Babbitt

• Pangalawang (pinong) filter: 10 micron absolute — para sa high-precision bearings

• Magnetic separator: Tinatanggal ang mga ferrous wear particle mula sa langis

• Target na kalinisan: ISO 4406 Class 16/14/11 o mas mahusay para sa mill trunnion bearings

Instrumentation at interlocks:

Kritikal na interlock: Kung ang presyon ng supply ng langis ay bumaba sa ibaba ng trip setpoint, ang mill ay dapat na ihinto kaagad - ang bearing ay hindi makakaligtas ng higit sa 10-30 segundo ng operasyon nang walang supply ng langis sa ilalim ng buong karga.

3.3 Pagpili ng Langis para sa Trunnion Bearing

Kritikal na tala: HUWAG gumamit ng mga langis na naglalaman ng extreme pressure (EP) o anti-wear (AW) additives sa puting metal trunnion bearings. Ang mga compound ng sulfur at phosphorus sa mga additives ng EP/AW ay may kemikal na reaksyon sa lata at lead sa Babbitt metal, na nagdudulot ng corrosive na pag-atake sa ibabaw ng bearing — isang failure mode na madalas na maling matukoy bilang mechanical wear.

3.4 Sistema ng Langis sa Jacking (Mataas na Presyon).

Ang jacking oil system ay ang pinaka kritikal na proteksyon para sa trunnion bearing sa panahon ng startup. Sa panahon ng pagsisimula mula sa pahinga:

• Ang journal ay nakalagay sa ibabaw ng Babbitt (boundary lubrication — metal-to-metal contact)

• Ang gilingan ay dapat bumilis mula 0 hanggang sa bilis ng pagpapatakbo (karaniwang 0.2–0.5 rpm para sa malalaking SAG mill)

• Ang hydrodynamic na pelikula ay hindi makakapagtatag ng sarili hanggang sa maabot ng journal ang sapat na bilis

Nang walang jacking oil, ang panahon ng pagsisimula ay kinabibilangan ng metal-to-metal contact sa pagitan ng journal at Babbitt sa loob ng 30–120 segundo — nagiging sanhi ng masusukat na pagsusuot ng Babbitt sa bawat pagsisimula. Sa paglipas ng daan-daang mga pagsisimula, ito ay naipon sa makabuluhang pagkawala ng kapal ng Babbitt at sa huli ay pagkabigo ng tindig.

Ang jacking oil system ay nag-inject ng langis sa 10–25 MPa nang direkta sa ilalim ng journal sa pamamagitan ng isang nakatutok na bulsa sa bearing bore. Ito ay haydroliko na inaalis ang journal sa ibabaw ng Babbitt bago magsimula ang pag-ikot, na nagpapanatili ng isang buong oil film sa buong pagkakasunud-sunod ng pagsisimula.

Detalye ng Jacking oil system:

Bahagi 4: Bearing Clearance, Alignment, at Installation

4.1 Bearing Bore Measurement at Clearance Verification

Ang radial clearance sa pagitan ng journal at bearing bore ay dapat masukat at ma-verify sa pag-install at sa bawat retalling:

Paraan ng pagsukat — pamamaraan ng lead wire:

1. Maglagay ng mga soft lead wire (diameter na bahagyang mas malaki kaysa sa inaasahang clearance) sa itaas at ibaba ng bearing bore, parallel sa shaft axis

2. Ipunin ang pabahay ng tindig at higpitan sa tinukoy na metalikang kuwintas

3. I-disassemble at sukatin ang kapal ng compressed lead wire gamit ang micrometer

4. Ang clearance sa itaas = kapal ng lead wire sa itaas; clearance sa ibaba = kapal ng lead wire sa ibaba

5. Ang diametral clearance = top clearance + bottom clearance

Paraan ng pagsukat — dial gauge:

Para sa mga naka-install na bearings, ang journal lift (ang distansya ng journal ay maaaring iangat nang patayo bago makipag-ugnayan sa tuktok ng bearing bore) ay sinusukat gamit ang dial gauge. Katumbas nito ang pinakamataas na clearance, na humigit-kumulang kalahati ng kabuuang diametral clearance.

4.2 Mga Kinakailangan sa Ibabaw ng Shaft Journal

Ang kalidad ng ibabaw ng shaft journal ay kritikal para sa pagganap ng hydrodynamic bearing:

Ang ibabaw ng journal na masyadong magaspang (Ra > 0.8 μm) ay mag-abrade sa ibabaw ng Babbitt kahit na sa ilalim ng buong hydrodynamic na lubrication — ang mga asperity sa ibabaw ng journal ay pana-panahong tumagos sa oil film at nakikipag-ugnayan sa Babbitt.

4.3 Paghahanay ng Bearing

Ang maling pagkakahanay sa pagitan ng dalawang trunnion bearings ng isang grinding mill ay isa sa mga pangunahing sanhi ng napaaga na pagkabigo sa tindig. Ang dalawang bearing centerline ay dapat na co-axial sa loob ng:

Para sa isang 1,200mm journal sa isang 1,500mm na long bearing:

Ang maling pagkakahanay ay nagiging sanhi ng pagtakbo ng journal sa isang anggulo sa loob ng bearing bore, na nakatuon ang pagkarga sa isang dulo ng bearing at lumilikha ng hindi pare-parehong pamamahagi ng presyon sa ibabaw ng Babbitt. Ang resulta ay pinabilis na pagkasira sa load na dulo at sa huli ay pag-crack ng pagkapagod ng Babbitt.

Bahagi 5: Pagsusuri ng Trunnion Bearing Failure Mode

5.1 Babbitt Fatigue (Pag-crack at Delamination)

Hitsura: Mga bitak sa layer ng Babbitt, karaniwang tumatakbo parallel sa bearing axis o sa isang pattern ng network. Sa mga advanced na kaso, ang mga seksyon ng Babbitt ay nagde-delaminate mula sa backing shell at umiikot sa sistema ng langis (natukoy ng pagsusuri ng langis o pag-inspeksyon ng filter).

Mga sanhi ng ugat:

• Bearing unit pressure na lumalampas sa pinapayagang limitasyon (> 7 MPa): Ang sobrang karga ng bearing na lampas sa Babbitt fatigue limit ay nagdudulot ng cyclic stress sa Babbitt layer na nagpapasimula ng mga bitak. Pinakamadalas na sanhi ng mill overloading (sobrang grinding media charge) o sa muling pamamahagi ng load mula sa foundation settlement.

• Mga depekto sa pagbubuklod ng Babbitt: Ang mahinang pagbubuklod sa pagitan ng Babbitt layer at ng backing shell ay lumilikha ng mga konsentrasyon ng stress sa interface na nagpapasimula ng delamination sa ilalim ng cyclic loading. Dulot ng hindi sapat na paghahanda sa ibabaw ng backing shell bago i-retalling.

• Thermal fatigue: Ang mga paulit-ulit na startup-shutdown cycle ay lumilikha ng thermal stress sa Babbitt layer (ang Babbitt ay lumalawak at kumukontra nang higit sa steel backing dahil sa mas mataas na thermal expansion coefficient nito).

Pagwawasto:

• I-verify na ang bigat ng charge ng mill ay hindi lalampas sa disenyo — suriin ang antas ng grinding media at ore density

• Magsagawa ng pagsusuri ng langis at pag-inspeksyon ng filter upang makita ang mga particle ng Babbitt bago ang sakuna na pagkabigo

• Sa susunod na shutdown, siyasatin ang ibabaw ng Babbitt sa pamamagitan ng visual na pagsusuri at dye penetrant testing (PT)

• Kung ang pag-crack ay sumasaklaw sa > 10% ng lugar ng ibabaw ng tindig, mag-iskedyul ng muling pagtatala sa susunod na nakaplanong palugit sa pagpapanatili

5.2 Pagmamarka ng Journal (Pagpupunas)

Hitsura: Mga pahaba na gasgas o pahid sa ibabaw ng journal at katumbas na pinsala sa ibabaw ng Babbitt. Sa mga malubhang kaso, ang Babbitt ay pinahiran at ipinamahagi muli sa kahabaan ng journal.

Mga sanhi ng ugat:

• Pagbagsak ng oil film sa panahon ng operasyon: Dulot ng pagkabigo sa supply ng langis (pagkabigo ng pump, pagbara ng tubo, bypass ng filter), masyadong mababa ang lagkit ng langis (pag-overheat ng langis o hindi tamang grado), o pagkarga ng bearing na lumalampas sa kapasidad ng hydrodynamic film.

• Startup na walang jacking oil: Metal-to-metal contact sa panahon ng startup nang hindi naka-activate ang jacking oil system ay nagiging sanhi ng pagpupunas ng ibabaw ng Babbitt. Ang bawat hindi protektadong simula ay nag-aalis ng masusukat na kapal ng Babbitt.

• Contaminant ingress: Ang mga matitigas na particle (mill scale, silica) sa langis na mas malaki kaysa sa kapal ng oil film ay pumapasok sa pelikula at nakakakuha ng parehong journal at Babbitt surface.

Pagwawasto:

• I-verify na gumagana ang jacking oil system at naisaaktibo bago ang bawat pagsisimula ng mill — hindi ito mapag-usapan

• Suriin ang temperatura ng supply ng langis, presyon, at rate ng daloy laban sa mga detalye ng disenyo

• I-upgrade ang oil filtration sa 10 micron absolute kung pinaghihinalaan ang kontaminasyon

• Suriin ang ibabaw ng journal sa susunod na pag-shutdown — ang menor de edad na pagmamarka (Ra < 1.6 μm) ay maaaring pulido in-situ; ang matinding pagmamarka ay nangangailangan ng pag-alis ng journal at muling paggiling

5.3 Nakakasira na Pag-atake sa Babbitt

Hitsura: Pag-ukit at pag-ukit ng ibabaw ng Babbitt, kadalasang may madilim o kupas na hitsura. Ang pitting ay ibinahagi sa ibabaw ng tindig sa halip na puro sa isang tiyak na lokasyon (na pinagkaiba ito sa fatigue spalling, na naka-localize).

Mga sanhi ng ugat:

• Mga additives ng EP/AW sa langis: Ang mga compound ng sulfur at phosphorus sa matinding presyon o mga anti-wear additives ay tumutugon sa lata at lead sa Babbitt, na nagiging sanhi ng kemikal na kaagnasan ng ibabaw ng tindig. Ito ang pinakakaraniwang sanhi ng corrosive attack sa mill trunnion bearings — nangyayari ito kapag binago ang specification ng langis nang hindi bini-verify ang compatibility sa Babbitt.

• Kontaminasyon ng tubig: Ang tubig sa langis (mula sa paglabas ng cooling water o condensation) ay nagdudulot ng oksihenasyon ng lead component sa Babbitt, na bumubuo ng lead oxide na mas matigas kaysa sa Babbitt matrix at nagiging sanhi ng abrasive wear.

• Acidic oil degradation: Ang malubhang nasira na langis (high acid number) ay umaatake sa ibabaw ng Babbitt sa kemikal na paraan.

Pagwawasto:

• Agad na palitan sa isang purong R&O (pinipigilan ang kalawang at oxidation) na mineral na langis na walang EP o AW additives

• Banlawan ang buong sistema ng pagpapadulas ng malinis na langis bago muling punan

• Suriin kung may tumatagas na tubig sa cooler sa oil cooler — magsagawa ng pressure test sa cooler

• Ipatupad ang regular na pagsusuri ng langis (quarterly minimum) kasama ang acid number, water content, at spectrometric metal analysis

5.4 Bearing Overheating

Hitsura: Ang temperatura ng bearing metal ay lumampas sa 80°C (trip setpoint). Tumataas ang temperatura ng supply ng langis. Sa malalang kaso, ang Babbitt ay natutunaw nang lokal (Babbitt melting point: tin-base ≈ 240°C; lead-base ≈ 180°C) at ang tunaw na metal ay pinaalis mula sa bearing.

Mga sanhi ng ugat:

• Hindi sapat na rate ng daloy ng langis: Ang daloy ng langis sa ibaba ng rate ng disenyo ay binabawasan ang parehong pagpapadulas at paglamig. Dulot ng pagkasira ng pump, mga naka-block na filter, o bahagyang saradong mga isolation valve.

• Fouling ng oil cooler: Ang scale build up sa cooling water side ng oil cooler ay nagpapababa ng heat transfer, na nagiging sanhi ng pagtaas ng temperatura ng supply ng langis.

• Sobrang clearance ng bearing: Ang pagod na bearing na may sobrang clearance ay nagbibigay-daan sa journal na tumakbo sa mataas na eccentricity, binabawasan ang kapal ng oil film at pinapataas ang viscous heat generation.

• Mill overloading: Ang sobrang paggiling ng media o ore charge ay nagpapataas ng bearing load na lampas sa disenyo, na nagpapataas ng heat generation sa oil film.

Pagwawasto:

• Suriin ang rate ng daloy ng langis ayon sa detalye ng disenyo — linisin o palitan ang mga filter, i-verify ang output ng pump

• Malinis na oil cooler (panig ng tubig) — descale kung kinakailangan

• Sukatin ang bearing clearance — kung ang clearance ay lumampas sa 1.5x na halaga ng disenyo, mag-iskedyul ng retalling

• I-verify na ang bigat ng singil ng mill ay nasa loob ng mga limitasyon sa disenyo

5.5 Bearing Vibration at Kawalang-tatag (Oil Whirl)

Hitsura: Sub-synchronous na vibration sa humigit-kumulang 0.4–0.48× ang dalas ng pag-ikot. Ang vibration amplitude ay tumataas nang may bilis at maaaring maging self-sustaining (oil whip) sa mas mataas na bilis.

Mga sanhi ng ugat:

• Oil whirl: Isang hydrodynamic instability na nangyayari kapag ang journal center ay umiikot sa paligid ng bearing center sa humigit-kumulang kalahati ng rotational speed. Dulot ng hindi sapat na pagkarga ng tindig na may kaugnayan sa kapasidad ng pagkarga ng bearing — ang journal na 'lumulutang' sa gitna ng tindig sa halip na itulak sa isang tabi ng pagkarga.

• Sobrang clearance ng bearing: Ang mga pagod na bearings na may sobrang clearance ay mas madaling kapitan sa oil whirl instability.

• Mababang presyon ng unit ng bearing: Ang mga bearings na may kaunting load (presyon ng unit < 0.5 MPa) ay madaling kapitan ng oil whirl.

Pagwawasto:

• Para sa mill trunnion bearings, hindi pangkaraniwan ang oil whirl dahil sa napakataas na bearing load — kung mangyari ito, i-verify na ang bearing ay talagang na-load (tingnan kung may foundation settlement na maaaring nakabawas sa load sa isang bearing)

• Isaalang-alang ang isang preloaded na disenyo ng bearing o isang tindig na may hindi pabilog na profile ng bore (lemon bore, three-lobe bore) na nagbibigay ng likas na katatagan

• Sukatin at itama ang bearing clearance kung sobra

Mga Madalas Itanong

Q1: Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng puting metal (Babbitt) at rolling element bearings para sa ball mill trunnion?

Gumagana ang puting metal (Babbitt) hydrodynamic bearings sa isang pressurized oil film na ganap na naghihiwalay sa journal mula sa bearing surface — sa ilalim ng buong hydrodynamic na pagpapadulas, walang metal-to-metal contact at halos walang wear. Ang mga ito ang pamantayan para sa malalaking mill (> 3.0m diameter) dahil maaari silang tumanggap ng napakalaking diameter ng journal (hanggang sa 2,000mm+) na walang praktikal na limitasyon sa laki. Gumagamit ang rolling element bearings (spherical roller bearings) ng rolling contact at mas simple ang pagpapanatili, ngunit limitado sa humigit-kumulang 1,100mm bore diameter at may mas mababang shock load tolerance. Para sa malalaking SAG at ball mill sa pagmimina at semento, ang white metal hydrodynamic bearings ay ang tanging praktikal na pagpipilian.

Q2: Anong numero ng Sommerfeld ang dapat idisenyo ng mill trunnion bearing?

Ang target ng disenyo para sa tuluy-tuloy na operasyon ay S ≥ 0.30 — tinitiyak nito ang buong hydrodynamic na pagpapadulas na walang metal-to-metal contact. Sa S <0.05, nasira ang oil film at nagsisimula ang boundary lubrication (metal contact) — ito ay mapanganib at hindi dapat mangyari sa normal na operasyon. Ang numero ng Sommerfeld ay pinaka-kritikal sa startup (mababang bilis N) at sa ilalim ng peak load. Ang jacking oil system ay partikular na idinisenyo upang protektahan ang bearing sa panahon ng startup kapag ang numero ng Sommerfeld ay nasa ibaba ng hydrodynamic threshold.

Q3: Bakit kailangang iwasan ang EP (extreme pressure) additives sa mill trunnion bearing oil?

Ang EP at AW (anti-wear) additives ay naglalaman ng sulfur at phosphorus compound na may kemikal na reaksyon sa lata at lead sa Babbitt metal, na nagiging sanhi ng corrosive pitting ng bearing surface. Ang kinakaing unti-unting pag-atake na ito ay madalas na maling natukoy bilang mekanikal na pagkasuot. Ang tamang detalye ng langis para sa puting metal trunnion bearings ay isang purong R&O (rust and oxidation inhibited) mineral oil, ISO VG 100–220 depende sa pagkalkula ng numero ng Sommerfeld, na walang EP o AW additives. Palaging i-verify ang pagiging tugma ng langis sa Babbitt bago magpalit ng mga tatak o grado ng langis. 

Q4: Gaano kadalas dapat i-activate ang jacking oil system?

Ang jacking oil system ay dapat i-activate bago magsimula ang bawat mill — nang walang pagbubukod. Ang bawat hindi protektadong pagsisimula (nang walang jacking oil) ay nagdudulot ng masusukat na pagsusuot ng Babbitt mula sa metal-to-metal contact sa panahon ng startup. Sa paglipas ng daan-daang mga pagsisimula, naipon ito sa makabuluhang pagkawala ng kapal ng Babbitt. Ang jacking oil system ay dapat i-activate 2–5 minuto bago ang utos ng pagsisimula ng mill at awtomatikong i-deactivate kapag umabot ang mill sa 50–70% ng bilis ng pagpapatakbo. I-verify na ang jacking oil pressure ay nasa loob ng detalye (10–25 MPa) bago ang bawat pagsisimula.

Q5: Ano ang tamang radial clearance para sa ball mill trunnion bearing?

Ang inirerekomendang radial clearance ay 0.001 hanggang 0.0015 × diameter ng journal. Para sa 1,200mm journal, nagbibigay ito ng 1.2–1.8mm radial clearance. Dapat itakda ang malamig na clearance na mas malaki kaysa sa target ng hot clearance upang isaalang-alang ang thermal expansion ng journal — para sa 1,200mm steel journal na tumatakbo sa 60°C sa itaas ng ambient, binabawasan ng thermal expansion ang clearance ng humigit-kumulang 0.86mm. Sukatin ang clearance gamit ang lead wire technique sa pag-install at pagkatapos ng bawat remetalling. Kung ang sinusukat na clearance ay lumampas sa 1.5x ang halaga ng disenyo, mag-iskedyul ng muling pagtalling.

Q6: Paano ko malalaman ang pagkapagod ng Babbitt bago ang sakuna na pagkabigo?

Ang pinakamabisang paraan ng maagang babala ay: (1) Pagsusuri ng langis — ang pagsusuri ng spectrometric ay nakakakita ng mga particle ng lata at lead sa langis mula sa pagkasuot ng Babbitt bago mangyari ang nakikitang pinsala; iskedyul ng quarterly oil analysis minimum; (2) Pag-inspeksyon ng filter — siyasatin ang elemento ng filter ng langis sa bawat pagbabago ng filter para sa mga metal na particle; Ang mga particle ng Babbitt ay malambot at kulay-pilak; (3) Pagsubaybay sa vibration — ang mga accelerometers sa bearing housing ay nakakita ng mga pagbabago sa vibration signature habang lumalala ang kondisyon ng ibabaw ng Babbitt; (4) Nagte-trend ang bearing temperature — ang unti-unting pagtaas ng bearing metal temperature sa paglipas ng mga linggo ay nagpapahiwatig ng pagtaas ng friction mula sa pagkasira ng ibabaw ng Babbitt.

Yile Machinery: Mga Custom na Trunnion Bearing at Mill Components

Ang Yile Machinery ay nagsu-supply ng custom na trunnion bearing component, bearing shells, at nauugnay na mill hardware para sa ball mill, SAG mill, rod mill, at rotary kiln sa cement, mining, at mineral processing applications.

Ang aming trunnion bearing supply ng mga kakayahan:

• Babbitt-lined bearing shells: Tin-base Babbitt (Grade 1 at Grade 2) at lead-base Babbitt; mga diameter ng shell mula 400mm hanggang 2,000mm; precision-bored hanggang ±0.01mm pagkatapos ng remetalling

• Bearing backing shells: Cast iron o fabricated steel; precision-machined bore at OD; jacking oil bulsa machined sa detalye

• Trunnion journal (shaft ends): Forged 42CrMo4 alloy steel; lupa sa Ra ≤ 0.4 μm; tumigas hanggang 200–300 HB

• Bearing housings: Cast o fabricated na bakal; katumpakan-nababato; mga koneksyon sa inlet/outlet ng langis; mga port ng sensor ng temperatura

• Remetalling service: Kumpletuhin ang pag-alis ng Babbitt, paghahanda sa ibabaw, at re-lining service para sa mga sira o nasira na bearing shell

• Dokumentasyon ng engineering: Pagkalkula ng numero ng Sommerfeld; minimum na pag-verify ng kapal ng pelikula; pagtutukoy ng clearance ng tindig; pagsusuri ng disenyo ng sistema ng langis

Mga kaugnay na produkto at teknikal na mapagkukunan:

• Mga Solusyon sa Industriya ng Pagmimina at Semento — kumpletong supply ng bahagi para sa mga ball mill, SAG mill, at rotary kiln

• Rotary Kiln Tire & Support Roller Guide — Hertz contact stress at alignment methodology para sa kiln support system

• Rolling Mill Rolls: Work Roll & Backup Roll Guide — pagpili ng roll neck bearing at contact stress para sa mga rolling mill application

• Gabay sa Pagpili ng Industrial Helical at Bevel-Helical Gearbox — pagpili ng gearbox ng mill drive at pamamaraan ng service factor

• Gabay sa Pagpili ng Conveyor Pulley — disenyo ng baras at detalye ng tindig para sa mga conveyor pulley

• Mga Custom na Forging — Mga Shaft, Gear Blanks at Ring Forging — mga pekeng trunnion journal at mga bahagi ng bearing

• Forged vs. Cast Steel Shafts para sa mga Crusher — proseso ng forging at sanggunian sa pagpili ng materyal

• Steel & Metal Processing Solutions — mga bahagi ng gilingan para sa kagamitan sa paggiling ng planta ng bakal

Para makatanggap ng quotation, ibigay ang:

• ✅ Uri ng mill (ball mill / SAG mill / rod mill) at mill diameter × haba

• ✅ Trunnion journal diameter at haba (mm)

• ✅ Bearing load per trunnion (kN) o kabuuang mill weight

• ✅ Bilis ng pagpapatakbo ng mill (rpm)

• ✅ Mga kasalukuyang sukat ng bearing shell (OD, ID, haba) o pagguhit

• ✅ Kinakailangan ang grado ng Babbitt (tin-base Grade 1 / Grade 2 / lead-base)

• ✅ Kinakailangang bearing clearance (o OEM specification)

• ✅ Dami at kinakailangang petsa ng paghahatid

• ✅ Ang pagod o nasira na bearing shell ay magagamit para sa reverse engineering

Email: jasmine@yileindustry.com

Isumite ang RFQ: www.yilemachinery.com/contactus.html

Ang pagkalkula ng numero ng Sommerfeld at pagsusuri sa disenyo ng sistema ng langis ay ibinigay kasama ng bawat order ng trunnion bearing. Remetalling turnaround: 2–4 na linggo para sa mga karaniwang laki.

Mga Kaugnay na Teknikal na Mapagkukunan

• Rotary Kiln Tire & Support Roller: Contact Stress, Tire Migration at Alignment Guide

• Conveyor Idler Roller Selection: CEMA Series, Load Rating at Bearing Life Guide

• Conveyor Pulley Selection: Shaft Design, Belt Tension at Lagging Guide

• Rolling Mill Rolls: Work Roll & Backup Roll na Gabay sa Pagpili ng Materyal

• Gabay sa Pagpili ng Industrial Helical at Bevel-Helical Gearbox

• Mga Custom na Forging — Mga Blangko ng Gear, Ring Forging at Shaft

• Mga Solusyon sa Industriya ng Pagmimina at Semento