余 江

(中國十九冶集團工業(yè)建設分公司, 四川成都 610000)

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棒材廠冷床蝸輪箱輸入軸密封技術改造

余 江

(中國十九冶集團工業(yè)建設分公司, 四川成都 610000)

棒材廠大冷床蝸輪蝸桿箱蝸桿軸承油封易老化、漏油，每次換油封需6 h，且聯(lián)軸器需熱裝，反復加熱拆裝可致聯(lián)軸器及蝸桿軸造成損傷。為延長油封的使用周期，在原密封形式不變的情況下，于兩個相連蝸輪箱之間蝸桿軸承油封處增加一個密封裝置，在蝸輪箱的電機端、抱閘端分別增加一個防塵裝置。經使用達到了延長油封使用周期的目標。

蝸輪蝸桿箱； 潤滑系統(tǒng)； 技術改造

棒材廠大冷床蝸輪蝸桿箱在生產過程中起到了重要的作用，其驅動整個大冷床的正常運行。但該蝸輪蝸桿箱的工作環(huán)境溫度高，且負載大，從而導致軸承密封易老化、易磨損等損壞現象，使用一段時間就出現漏油。現針對其密封進行研究改造，經過大量的調查、實驗等工作，最終將密封進行技術改造，延長了使用周期。

1 大冷床蝸輪箱輸入軸密封工作環(huán)境

(1)冷床底部溫度較高，夏季達到90℃。

(2)蝸輪箱采用閉式油浴潤滑，冷卻效果差，一旦密封漏油導致油位低于標準，不及時補給稀油，會降低軸承的使用壽命，將會造成較大的設備故障。

2 大冷床蝸輪箱密封漏油的影響

(1)造成環(huán)境污染。蝸輪蝸桿箱的大量漏油對于生產環(huán)境造成了一定的污染，且大冷床基礎難以排出稀油，容易引起火災事故。

(2)增加維修工作量。更換大冷床蝸輪蝸桿箱密封耗時長達6 h(不含準備工作的時間)。而且每月需換，消耗了不少人力、物力。

(3)影響產量。該廠每個班的產量約為1 000 t， 6 h將減產約750t螺紋鋼。

(4)提高了油耗。

3 冷床蝸輪箱輸入軸密封形式

(a)蝸輪箱

(b)軸端密封注：1.骨架密封；2.輸入軸；3.密封端蓋圖1 輸入軸密封示意

輸入軸密封形式見圖1，大冷床共4臺蝸輪箱，輸入軸兩兩相連。輸入軸的密封采用較為常見的骨架密封。骨架密封嵌入于軸承透蓋上，而與輸入軸有相對轉動，所以骨架密封與輸入軸時時刻刻存在摩擦、骨架密封一直處在被磨損的狀態(tài)。因此骨架密封漏油的主要原因是骨架密封與輸入軸的接觸部位磨損或變形。由于密封的工作環(huán)境溫度高，且受力大，生產過程中，冷床上的鋼材掉落鐵屑容易進入密封與輸入軸的接觸部位。從而導致其軸承密封易老化、易磨損等損壞現象，漏油現象不斷。而更換油封一般有兩種方案：方案一，拔出聯(lián)軸器，更換骨架密封；方案二，不用拔聯(lián)軸器，把骨架密封改為剖分密封。前者需要的維修時間較長(大約6 h)，且聯(lián)軸器需熱裝，反復拆裝會導致聯(lián)軸器變形，從而增大輸入軸的振動，加速輸入軸軸承的損壞速度。后者更換密封的時間較短，但是剖分密封的密封效果遠沒有骨架密封的效果好，且剖分油封價格比較貴。

兩種方法的缺點都非常明顯，綜上所述，可以看出對于棒材廠大冷床蝸輪蝸桿箱軸承密封研究的必要性和必須性。經過大量研究、討論，對原有的密封形式進行改造，為將來的維保工作順利進行打下堅實的基礎。

4 輸入軸密封技術改造

4.1 輸入軸密封改造思路

大冷床高溫的大環(huán)境難以改變，因此蝸輪箱輸入軸漏油問題難以在根本上解決。在這個大環(huán)境中，我們在原密封形式不變的情況下，在兩個蝸輪箱之間額外增加一個密封裝置，新增的密封裝置與輸入軸完全分離，只與兩個蝸輪箱靜態(tài)連接。另外，在蝸輪箱的電機端、抱閘端分別增加一個防塵裝置(圖2)。

(a)新增蝸輪箱間密封

(b)新增密封大樣圖2 新增密封裝置

4.2 密封裝置制作

在生產時，在線外先根據蝸輪箱圖紙，先制作出新增的密封裝置(圖3)。

圖3 密封裝置

新增的密封裝置由上蓋、下蓋組成，上蓋、下蓋相互對稱。密封裝置兩端是自制法蘭，法蘭中間用半邊DN250的鋼管焊接而成。密封裝置制作安裝步驟如下：

(1)用厚度為4 mm的鋼板下料制作部件1。

(2)用厚度為4 mm的鋼板下料制作部件3。

(3)由于蝸輪箱在安裝時存在安裝誤差，因此圖中DN250的鋼管的長度L無法確定。在制作油封裝置時，部件2 DN250鋼管按照比蝸輪箱的安裝尺寸長10 mm下料。

(4)先將部件3 與部件2點焊，然后按照圖3所示 上蓋與下蓋用螺桿上緊后，部件2與部件3滿焊。

(5)待停產時，將蝸輪箱輸入軸端蓋取出，按照圖3中部件1孔1的尺寸鉆孔、開牙并回裝。

(6)將部件1與蝸輪箱輸入軸端蓋用螺桿相連，接觸部位用密封橡膠密封。

(7)部件2根據現場實際尺寸下料，然后與部件1焊接。

4.3 防塵裝置制作安裝

(1)如圖4所示，按照圖紙線外制作防塵裝置。

圖4 密封端蓋改造示意

(2)停產或者檢修時，將輸入軸的電機端聯(lián)軸器拆出，再將改造后的密封端蓋安裝到位(圖5)。

注：1.骨架密封；2.輸入軸；3.改造后的密封端蓋圖5 防塵裝置示意

新增密封裝置、防塵裝置整體安裝如圖6所示。

圖6 防塵裝置、密封裝置

5 此項技術改造的可行性分析

5.1 新增密封裝置

(1)新增密封裝置是蝸輪箱原有密封裝置的二次防漏裝置，與原有裝置不沖突。

(2)骨架密封漏油的根本問題是骨架密封與輸入軸始終保持相對轉動，骨架密封一直處在被磨損狀態(tài)，而過度磨損只是時間問題，蝸輪箱處在惡劣的環(huán)境下運行，只是加快了骨架密封的磨損時間。而技改之后，新增的密封裝置與蝸輪箱之間是靜態(tài)連接，與輸入軸完全隔離開。密封條件非常好，密封效果自然就很好。

(3)如圖3，蝸輪箱工作時，正常油位實際上要比新增的密封裝置上蓋、下蓋的接觸面要低，因此潤滑油不會從上蓋與下蓋間接觸面漏出，上蓋、下蓋接觸面的密封條件要求非常低，上蓋還能起到防塵的作用。

(4)新增的密封裝置對原有設備正常運行無影響，且拆裝容易。方便以后改進。

5.2 防塵裝置

(1)防塵裝置共設置了兩層擋板，可以有效防止鐵屑、灰塵進入防塵裝置內部，讓密封處在良好的工作環(huán)境。

(2)防塵裝置使密封直接與外部環(huán)境接觸，可以阻擋部分熱量，對密封起到一定的降溫效果。

(3)防塵裝置實際上可以作為一個簡易版的甩油環(huán)密封裝置，除了除塵和降溫還起到一定的密封效果

(4)防塵裝置是在原密封端蓋上加以改進，對原設備無影響。備件制作可以線外制作，對生產無影響。

此項改造針對蝸輪箱輸入軸密封失效的原因設計，有效防塵、降溫。同步軸的密封形式更是由動態(tài)密封改為靜態(tài)密封，避開了骨架密封失效漏油的難題。新增的密封裝置、防塵裝置均可以在線外制作，不占用生產時間，且安裝較簡單。實用性強、操作性好。

[1] 張元民. 潤滑與密封、石棉摩擦材料的結構與性能[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1982.

[2] 吳特. 高速齒輪箱體內流場分析及其密封結構數值研究[D]. 西南交通大學， 2014.

[3] 宋慶華. 淺論齒輪箱中零部件的常見失效形式[J]. 機械傳動, 2004(1).

余江(1970～)，男，本科，高級工程師，從事機械技術工作。

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[定稿日期]2017-03-16