李 果，蘇長水

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200)

1 前言

由于油膜軸承適應(yīng)現(xiàn)代軋機(jī)大型、高速、重載、連續(xù)、自動等的工作環(huán)境，因此油膜軸承在軋機(jī)中起到越來越重要的作用，在鋼鐵生產(chǎn)部分領(lǐng)域已經(jīng)完全超越了滾動軸承的使用［1］。但是，油膜軸承一旦進(jìn)水將會導(dǎo)致潤滑油乳化、設(shè)備生銹、不正常磨損等一系列問題，如今進(jìn)水問題已成為油膜軸承亟待解決的一個重要課題。

針對首鋼京唐2 250生產(chǎn)線發(fā)生的R1粗軋工作輥油膜軸承進(jìn)水事故，對R1粗軋工作輥油膜軸承進(jìn)行了拆裝，記錄了整個拆裝過程，找出了油膜軸承進(jìn)水的真正原因，并且基于首鋼京唐R1油膜軸承進(jìn)水問題，對油膜軸承的進(jìn)水原因作了集中分析。

油膜軸承按照承載方式分為動壓油膜軸承、靜壓油膜軸承和動－靜壓油膜軸承。首鋼京唐2 250 R1粗軋工作輥油膜軸承屬于動壓油膜軸承，動壓油膜軸承的原理是根據(jù)泵吸原理形成油膜，油膜厚度隨著軋制力和軋制速度的變化而變化。錐套和襯套是油膜軸承的主要徑向承載件，錐套通過鍵與軋輥連接并且同時旋轉(zhuǎn)。襯套通過銷子固定在軸承座內(nèi)，當(dāng)軋輥旋轉(zhuǎn)時，錐套和襯套之間產(chǎn)生相對滑動，因此，在錐套和襯套之間形成油膜，形成的油膜承載著軋制力。

2 R1粗軋機(jī)工作輥油膜軸承的結(jié)構(gòu)特點

2.1 與支承輥油膜軸承的不同點

R1粗軋機(jī)屬于二輥可逆式軋機(jī)，與支承輥油膜軸承的設(shè)計不同，軋輥傳動端與接軸連接，通過大電機(jī)帶動軋輥旋轉(zhuǎn)。軋輥傳動側(cè)油膜軸承的端罩是相對旋轉(zhuǎn)的工件，靠兩個骨架油封防止水的進(jìn)入和油的溢出。R1工作輥傳動側(cè)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 R1工作輥傳動側(cè)結(jié)構(gòu)

2.2 與支承輥油膜軸承的相同點

R1工作輥密封裝置的結(jié)構(gòu)與支承輥油膜軸承的結(jié)構(gòu)相同，如圖2所示。多肢DF密封的兩個不同方向的唇，一個用于防止油的溢出，一個防止水的進(jìn)入。水封固定在軸承座上，當(dāng)軋輥旋轉(zhuǎn)時，水封與軋輥之間形成相對運動。

圖2 R1工作輥密封裝置結(jié)構(gòu)

3 油膜軸承進(jìn)水分析

在將油膜軸承拆裝之前，根據(jù)油膜軸承的結(jié)構(gòu)特點做如下分析，油膜軸承進(jìn)水的原因很多［2］，可以大致分為密封失效和裝配原因引起的進(jìn)水。

3.1 密封失效

密封失效可分為靜密封失效和動密封失效兩大類，不同的失效形式與不同的結(jié)構(gòu)及使用因素有關(guān)。

(1)靜密封失效。靜密封通常分為O型密封圈、水封、DF密封。在R1油膜軸承上、密封蓋與軸承座之間、輥頭端罩內(nèi)、止推軸承箱與軸承座之間等均用O型密封圈密封，O型密封圈的失效主要是密封件本身及相關(guān)安裝件的尺寸、精度達(dá)不到設(shè)計要求等原因造成。

水封的靜密封失效主要是由于水封安裝在密封蓋上之后，密封蓋的尺寸、精度達(dá)不到設(shè)計要求造成的，也有密封蓋在長時間的冷卻水沖刷下，銹蝕造成了水封的靜密封失效。

DF密封的靜密封失效原因是DF密封于軋輥輥頸之間形成的負(fù)壓空腔的吸附力和密封箍形成的力小于離心力。如果密封箍的尺寸太大、軋輥的輥頸尺寸太小、DF密封本身的精度達(dá)不到設(shè)計要求，均會引起DF密封的靜密封失效。

(2)動密封失效。動密封失效大體分為水封、DF密封及骨架油封失效。

由于水封與軋輥之間長時間的摩擦，水封磨損嚴(yán)重產(chǎn)生動密封失效，冷卻水內(nèi)混入的氧化鐵皮掉入水封V型槽內(nèi)，將水封結(jié)構(gòu)破壞造成失效等，也有人為的安裝因素存在。

由于DF密封的唇口破壞，油膜軸承的壓力過高將唇口擊翻，產(chǎn)生D密封的動密封失效。

由于冷卻水中混入大量的氧化鐵皮，骨架油封為達(dá)到最好的防水效果，唇口向外，這樣就造成了大量的氧化鐵皮沉積在骨架油封內(nèi)，長時間的積累造成骨架油封全部被氧化鐵皮堵死，失去彈性造成骨架油封的動密封失效。將R1油膜軸承拆裝之后發(fā)現(xiàn)，R1油膜軸承的骨架密封失效，造成了R1油膜軸承的進(jìn)水事故，具體照片如圖3所示。

圖3 堆滿氧化鐵皮的骨架油封

3.2 裝配失效

密封失效并不排除是由裝配原因引起的失效，同時存在其它裝配問題引起的油膜軸承進(jìn)水，比如油膜軸承上的各種絲堵未裝配，進(jìn)油口，回油口的接頭未裝配到位等等同樣會造成油膜軸承的進(jìn)水。

4 改進(jìn)措施

根據(jù)導(dǎo)致進(jìn)水失效的分析結(jié)果，制定了相應(yīng)的防水改進(jìn)措施。

(1)臨時措施。在傳動側(cè)的端部增加擋水板，擋水板與端罩之間采用端面密封膠粘接，用螺栓固定在傳動側(cè)端罩上，擋水板的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 臨時制作的擋水板結(jié)構(gòu)

(2)增設(shè)V型水封。在端罩上增加一個V型水封，如圖5所示，使水封的唇部與軸接觸，使氧化鐵皮不能進(jìn)入。

圖5 V型水封結(jié)構(gòu)

5 整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)

由于臨時措施(圖4)仍然不能完全解決問題，只是把失效時間稍微延長，增設(shè)V型水封，同樣不能最終解決問題。經(jīng)過詳細(xì)分析，準(zhǔn)備將R1傳動側(cè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行整改，將骨架油封外側(cè)再形成一個游宮式密封，改進(jìn)前的骨架密封裝置結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 R1骨架密封裝置改進(jìn)前結(jié)構(gòu)

零件2環(huán)的寬度尺寸為120 mm，厚度為16 mm。安裝之后，零件2超出零件1的長度為25 mm，零件1的厚度為15 mm，當(dāng)軋輥裝入接軸之后，固定零件1的螺栓距離接軸最近距離為16 mm，因此此機(jī)構(gòu)仍然有改進(jìn)的空間，具體修改后的結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 R1骨架密封裝置改進(jìn)后結(jié)構(gòu)

修改密封結(jié)構(gòu)后，當(dāng)軋輥旋轉(zhuǎn)時，油膜軸承油會從骨架密封處溢出一部分，從而在零件1與零件2之間形成游宮式密封，更有效地防止了異物進(jìn)入油膜軸承。

［1］ 郭溪泉．軋機(jī)油膜軸承［M］．北京:北京工業(yè)出版社，1992:1．

［2］ 劉文斌，朱俊祥．軋機(jī)油膜軸承密封失效原因分析及解決辦法［A］．第九屆中國軋機(jī)油膜軸承技術(shù)研討會［C］，2008．