棒材厂冷床蜗轮箱输入轴密封技术改造

余 江

(中国十九冶集团工业建设分公司, 四川成都 610000)



棒材厂冷床蜗轮箱输入轴密封技术改造

余 江

(中国十九冶集团工业建设分公司, 四川成都 610000)

棒材厂大冷床蜗轮蜗杆箱蜗杆轴承油封易老化、漏油，每次换油封需6 h，且联轴器需热装，反复加热拆装可致联轴器及蜗杆轴造成损伤。为延长油封的使用周期，在原密封形式不变的情况下，于两个相连蜗轮箱之间蜗杆轴承油封处增加一个密封装置，在蜗轮箱的电机端、抱闸端分别增加一个防尘装置。经使用达到了延长油封使用周期的目标。

蜗轮蜗杆箱； 润滑系统； 技术改造

棒材厂大冷床蜗轮蜗杆箱在生产过程中起到了重要的作用，其驱动整个大冷床的正常运行。但该蜗轮蜗杆箱的工作环境温度高，且负载大，从而导致轴承密封易老化、易磨损等损坏现象，使用一段时间就出现漏油。现针对其密封进行研究改造，经过大量的调查、实验等工作，最终将密封进行技术改造，延长了使用周期。

1 大冷床蜗轮箱输入轴密封工作环境

(1)冷床底部温度较高，夏季达到90℃。

(2)蜗轮箱采用闭式油浴润滑，冷却效果差，一旦密封漏油导致油位低于标准，不及时补给稀油，会降低轴承的使用寿命，将会造成较大的设备故障。

2 大冷床蜗轮箱密封漏油的影响

(1)造成环境污染。蜗轮蜗杆箱的大量漏油对于生产环境造成了一定的污染，且大冷床基础难以排出稀油，容易引起火灾事故。

(2)增加维修工作量。更换大冷床蜗轮蜗杆箱密封耗时长达6 h(不含准备工作的时间)。而且每月需换，消耗了不少人力、物力。

(3)影响产量。该厂每个班的产量约为1 000 t， 6 h将减产约750t螺纹钢。

(4)提高了油耗。

3 冷床蜗轮箱输入轴密封形式

(a)蜗轮箱

(b)轴端密封注：1.骨架密封；2.输入轴；3.密封端盖图1 输入轴密封示意

输入轴密封形式见图1，大冷床共4台蜗轮箱，输入轴两两相连。输入轴的密封采用较为常见的骨架密封。骨架密封嵌入于轴承透盖上，而与输入轴有相对转动，所以骨架密封与输入轴时时刻刻存在摩擦、骨架密封一直处在被磨损的状态。因此骨架密封漏油的主要原因是骨架密封与输入轴的接触部位磨损或变形。由于密封的工作环境温度高，且受力大，生产过程中，冷床上的钢材掉落铁屑容易进入密封与输入轴的接触部位。从而导致其轴承密封易老化、易磨损等损坏现象，漏油现象不断。而更换油封一般有两种方案：方案一，拔出联轴器，更换骨架密封；方案二，不用拔联轴器，把骨架密封改为剖分密封。前者需要的维修时间较长(大约6 h)，且联轴器需热装，反复拆装会导致联轴器变形，从而增大输入轴的振动，加速输入轴轴承的损坏速度。后者更换密封的时间较短，但是剖分密封的密封效果远没有骨架密封的效果好，且剖分油封价格比较贵。

两种方法的缺点都非常明显，综上所述，可以看出对于棒材厂大冷床蜗轮蜗杆箱轴承密封研究的必要性和必须性。经过大量研究、讨论，对原有的密封形式进行改造，为将来的维保工作顺利进行打下坚实的基础。

4 输入轴密封技术改造

4.1 输入轴密封改造思路

大冷床高温的大环境难以改变，因此蜗轮箱输入轴漏油问题难以在根本上解决。在这个大环境中，我们在原密封形式不变的情况下，在两个蜗轮箱之间额外增加一个密封装置，新增的密封装置与输入轴完全分离，只与两个蜗轮箱静态连接。另外，在蜗轮箱的电机端、抱闸端分别增加一个防尘装置(图2)。

(a)新增蜗轮箱间密封

(b)新增密封大样图2 新增密封装置

4.2 密封装置制作

在生产时，在线外先根据蜗轮箱图纸，先制作出新增的密封装置(图3)。

图3 密封装置

新增的密封装置由上盖、下盖组成，上盖、下盖相互对称。密封装置两端是自制法兰，法兰中间用半边DN250的钢管焊接而成。密封装置制作安装步骤如下：

(1)用厚度为4 mm的钢板下料制作部件1。

(2)用厚度为4 mm的钢板下料制作部件3。

(3)由于蜗轮箱在安装时存在安装误差，因此图中DN250的钢管的长度L无法确定。在制作油封装置时，部件2 DN250钢管按照比蜗轮箱的安装尺寸长10 mm下料。

(4)先将部件3 与部件2点焊，然后按照图3所示 上盖与下盖用螺杆上紧后，部件2与部件3满焊。

(5)待停产时，将蜗轮箱输入轴端盖取出，按照图3中部件1孔1的尺寸钻孔、开牙并回装。

(6)将部件1与蜗轮箱输入轴端盖用螺杆相连，接触部位用密封橡胶密封。

(7)部件2根据现场实际尺寸下料，然后与部件1焊接。

4.3 防尘装置制作安装

(1)如图4所示，按照图纸线外制作防尘装置。

图4 密封端盖改造示意

(2)停产或者检修时，将输入轴的电机端联轴器拆出，再将改造后的密封端盖安装到位(图5)。

注：1.骨架密封；2.输入轴；3.改造后的密封端盖图5 防尘装置示意

新增密封装置、防尘装置整体安装如图6所示。

图6 防尘装置、密封装置

5 此项技术改造的可行性分析

5.1 新增密封装置

(1)新增密封装置是蜗轮箱原有密封装置的二次防漏装置，与原有装置不冲突。

(2)骨架密封漏油的根本问题是骨架密封与输入轴始终保持相对转动，骨架密封一直处在被磨损状态，而过度磨损只是时间问题，蜗轮箱处在恶劣的环境下运行，只是加快了骨架密封的磨损时间。而技改之后，新增的密封装置与蜗轮箱之间是静态连接，与输入轴完全隔离开。密封条件非常好，密封效果自然就很好。

(3)如图3，蜗轮箱工作时，正常油位实际上要比新增的密封装置上盖、下盖的接触面要低，因此润滑油不会从上盖与下盖间接触面漏出，上盖、下盖接触面的密封条件要求非常低，上盖还能起到防尘的作用。

(4)新增的密封装置对原有设备正常运行无影响，且拆装容易。方便以后改进。

5.2 防尘装置

(1)防尘装置共设置了两层挡板，可以有效防止铁屑、灰尘进入防尘装置内部，让密封处在良好的工作环境。

(2)防尘装置使密封直接与外部环境接触，可以阻挡部分热量，对密封起到一定的降温效果。

(3)防尘装置实际上可以作为一个简易版的甩油环密封装置，除了除尘和降温还起到一定的密封效果

(4)防尘装置是在原密封端盖上加以改进，对原设备无影响。备件制作可以线外制作，对生产无影响。

此项改造针对蜗轮箱输入轴密封失效的原因设计，有效防尘、降温。同步轴的密封形式更是由动态密封改为静态密封，避开了骨架密封失效漏油的难题。新增的密封装置、防尘装置均可以在线外制作，不占用生产时间，且安装较简单。实用性强、操作性好。

[1] 张元民. 润滑与密封、石棉摩擦材料的结构与性能[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1982.

[2] 吴特. 高速齿轮箱体内流场分析及其密封结构数值研究[D]. 西南交通大学， 2014.

[3] 宋庆华. 浅论齿轮箱中零部件的常见失效形式[J]. 机械传动, 2004(1).

余江(1970～)，男，本科，高级工程师，从事机械技术工作。

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[定稿日期]2017-03-16