董春光，蔡 泉

(常州寶菱重工機(jī)械有限公司，江蘇 常州 213019)

0 前言

常州寶菱重工機(jī)械有限公司為某國內(nèi)大型鋼鐵公司提供的1 500 mm卷取機(jī)，僅使用了幾百小時，多臺減速箱高速軸的軸承發(fā)生燒毀故障，而正常潤滑下軸承使用壽命在3萬小時以上。通過分析，故障原因是潤滑方式不當(dāng)。

1 原潤滑方式

稀油潤滑的油量直接影響齒輪和軸承的潤滑效果，若從元件經(jīng)過的油量過小，直接導(dǎo)致減速箱軸承和齒輪的損壞，造成故障。

潤滑管路基本布置在從箱體內(nèi)部利用噴嘴在箱體頂部噴油，四個噴嘴負(fù)責(zé)向齒輪噴油，四噴嘴向軸承油槽噴油，一個噴嘴向軸承直接噴油，噴嘴結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。在0.2 MPa壓力下齒輪噴嘴流量4 L/min，軸承噴嘴流量2.5 L/min。具體結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖1 噴嘴外形圖Fig.1 Outline drawing of nozzle

原設(shè)計(jì)的潤滑方式粗看起來是比較先進(jìn)的潤滑方法——噴油潤滑方式，但仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，齒輪和下部一個軸承屬于噴油潤滑，如圖3所示，其余軸承的潤滑方式比較特殊。稀油先噴到油槽中，然后自然流到高速軸承中去，再從高速軸承自然流向中速軸承和低速軸承。這種特殊的潤滑方式似乎兼有強(qiáng)制循環(huán)、噴油和飛濺潤滑的特點(diǎn)。從油流動渠道看，瓶頸在自然流動方面，分析這種潤滑方式基本上屬于飛濺潤滑。

圖2 原設(shè)計(jì)潤滑方式圖Fig.2 Diagram of original lubrication mode

圖3 下部軸承噴油潤滑F(xiàn)ig.3 Spray lunbricaton mode of bottom bearing

一般通過表1判定潤滑方式。高速軸的滑動線速度dn值為1 400 r/min×155 mm=217 172 mm·r/min＜40×104mm·r/min，采用飛濺潤滑滿足要求。但在生產(chǎn)中，因噴嘴噴向油槽的油量可能會因偏移而減少，通向軸承的兩處油孔偏移造成狹縫效應(yīng)引起油量減少，從油槽自然流向軸承的油量不能得到有效保證。

表1 滾動軸承在不同潤滑方式下的dn(mm·r/min)允許值Tab.1 Allowable values of bearing at different lubrication mode

2 改進(jìn)后潤滑方式

減速箱高速軸承處外部增加強(qiáng)制壓力循環(huán)潤滑，改進(jìn)后的潤滑方式如圖4所示。油強(qiáng)制的從潤滑點(diǎn)處流向高速軸承，然后流向低速軸，保證了高速軸的有效流量，確保了潤滑效果。

圖4 改進(jìn)后的潤滑F(xiàn)ig.4 Lubrication mode after modification

3 潤滑油量的計(jì)算

首先計(jì)算潤滑系統(tǒng)的油量，分為齒輪和軸承潤滑油量。減速機(jī)傳遞功率N=180 kW，傳動級數(shù)n=3，軸承型號、尺寸及計(jì)算出的用油量見表2。

每個軸承所需油量計(jì)算公式如下

式中，d為軸承內(nèi)徑，mm;Qb為給油量，L/min;Δt為進(jìn)出口油溫差，℃，一般取15℃;μ為滾動軸承摩擦系數(shù)，取0.0025;n為軸承轉(zhuǎn)速，r/min;Fr為軸承徑向負(fù)荷，N。

表2 軸承潤滑油的用量Table 2 Quantity of lubrication oil for bearing

其次，計(jì)算齒輪所需潤滑油量。計(jì)算公式為

式中，Qg為齒輪給油量，L/min;η為單極傳動效率，磨齒為0.995;γ為油的比重，0.9kg/L;C為油的比熱，0.4 kcal/kg℃;Δt為進(jìn)出油口溫度，一般為10℃。

兩部分合計(jì)總用油量為Q=25.6+7=32.6 L/min。

為保險起見，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)向上圓整至50 L/min。實(shí)際系統(tǒng)泵的流量是50 L/min，滿足使用要求。前面已經(jīng)分析過，設(shè)計(jì)流量不代表與每個軸承的實(shí)際流量相符。若實(shí)際經(jīng)過高速軸承的流量受到自然流量的限制，實(shí)際流量就達(dá)不到設(shè)計(jì)流量，造成故障。從理論上講，飛濺自然流動潤滑是可行的，但高速軸承要求噴嘴和小孔的精度和位置都很高，容易造成潤滑不良。

4 結(jié)束語

通過在減速箱高速軸承處外部增加強(qiáng)制壓力循環(huán)潤滑，卷取機(jī)稀油潤滑改造后軸承實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)壽命，達(dá)到了預(yù)期改造要求。

［1］黨鴻辛.潤滑材料與潤滑技術(shù)［M］.北京:中國石化出版社，2000.

［2］王立軍.軋機(jī)減速機(jī)潤滑系統(tǒng)常見問題及解決方法［J］.重型機(jī)械，2010(S2).

［3］劉松，黃慶學(xué)，周存龍，等.帶鋼拉伸彎曲矯直機(jī)壓彎模型的研究［J］.太原科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(6).