軋機(jī)軸承機(jī)械密封設(shè)計(jì)及安裝維護(hù)初探
2024-10-25
姚建斌
摘 要：在簡(jiǎn)要概述了機(jī)械密封的技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，以某札鋼企業(yè)為例，從準(zhǔn)備工作、安裝步驟、日常維護(hù)和故障處理等方面，詳細(xì)分析和研究了該企業(yè)軋機(jī)軸承機(jī)械密封的安裝維護(hù)策略，以促進(jìn)軋機(jī)軸承機(jī)械密封取得良好的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：軋機(jī)軸承；穩(wěn)定運(yùn)行；機(jī)械密封；安裝維護(hù)
軋機(jī)軸承往往在高溫重載以及頻繁沖擊負(fù)荷等一系列較為惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行，在軋制過程中，需要用到的冷卻水通常無孔不入，很容易對(duì)軸承的實(shí)際潤(rùn)滑效果造成影響。為提高軸承方面的密封成效，有必要對(duì)機(jī)械密封的安裝和維護(hù)工作做出深入探討，以此提高軋機(jī)軸承密封質(zhì)量，確保軋機(jī)可以穩(wěn)定高效運(yùn)行。
1 機(jī)械密封概述
機(jī)械密封主要是指由至少一對(duì)有效垂直于相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸線端面，同時(shí)在流體壓力以及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力的持續(xù)作用下，還有輔助密封的密切配合下長(zhǎng)期保持貼合，并且能夠相對(duì)滑動(dòng)所構(gòu)成的一種可以防止流體泄漏的裝置。1885年，機(jī)械密封技術(shù)誕生于英國(guó)，我國(guó) 在該領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)較晚，現(xiàn)階段機(jī)械密封能夠承受的壓力可以達(dá)到42MPa以上，實(shí)際可承受溫度約為190～450℃，轉(zhuǎn)速接近50000r/min，PV值能夠達(dá)到1000MPa·m/s。其本質(zhì)上屬于一種專門用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的相應(yīng)軸封裝置，例如：離心機(jī)或壓縮機(jī)等設(shè)備，由于傳動(dòng)軸一般貫穿于設(shè)備內(nèi)外，軸與設(shè)備之間往往會(huì)存在一個(gè)圓周間隙，這些設(shè)備中的介質(zhì)能夠借助該間隙持續(xù)向外泄漏，因此，必須要安裝一個(gè)可以阻止泄漏的優(yōu)質(zhì)油封裝置?，F(xiàn)階段，油封的種類非常多，而機(jī)械密封憑借著泄漏量少及使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)勢(shì)成為各類設(shè)備廣泛采用的軸密封方式[1] 。機(jī)械密封在實(shí)際安裝過程中，有一定的技術(shù)要求，如表1所示。
2 軋機(jī)軸承機(jī)械密封設(shè)計(jì)分析
國(guó)內(nèi)某軋鋼公司成立于1999年，經(jīng)營(yíng)范圍較為 廣泛，如黑色金屬冶煉及相關(guān)壓延加工產(chǎn)品還有副產(chǎn)品的制造、鐵合金、汽車鋼板加工制造以及冶金原燃材料的加工等。該公司2021年?duì)I收達(dá)到了216.8億元，相較于2020年增長(zhǎng)近31％，實(shí)際生產(chǎn)加工過程 中用到多種軋鋼機(jī)，例如：開坯機(jī)、型鋼軋機(jī)、板帶軋機(jī)和鋼管軋機(jī)等，為提高各類軋機(jī)軸承的密封效果， 該公司運(yùn)用了機(jī)械密封，對(duì)相關(guān)的密封件進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，取得了良好的密封效果。
如圖1所示，機(jī)械密封的工作原理主要是對(duì)密封件的幾何形狀做出改變，然后對(duì)重力及離心力的作用開展科學(xué)利用，使流過（可改為冷卻）水可以順著軸承箱順利排出。在軸承機(jī)械密封設(shè)計(jì)方面，靠近軋輥一 側(cè)的密封蓋設(shè)計(jì)成迷宮式密封蓋，兩側(cè)的密封蓋與軸承座內(nèi)孔接觸面各增設(shè)一道O型密封圈，從而有效防止冷卻水流入軸承座。軸承左右兩側(cè)的定位套與唇形密封緊密接觸，在軋輥高速旋轉(zhuǎn)過程中二者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故定位套材質(zhì)采用42CrMo，表面進(jìn)行熱處理， 提高其耐磨壽命?？拷堓佉粋?cè)的定位套表面設(shè)計(jì)一 道凹槽，將經(jīng)過迷宮式密封蓋的冷卻水沿徑向甩出去，減輕對(duì)唇形密封的壓力，有效降低冷卻水滲入軸承座的概率。
3 軋機(jī)軸承機(jī)械密封安裝策略分析
機(jī)械密封裝置屬于一種精密度非常高的部件，如圖2所示，在實(shí)際安裝過程中，不得對(duì)其狠敲猛打，同時(shí)還需要輕拿輕放，使密封裝置穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到理想的密封效果[2] 。
3.1 做好安裝前的準(zhǔn)備工作
在實(shí)際開展軋鋼機(jī)軸承機(jī)械密封的安裝作業(yè)前，要切實(shí)做好安裝前的準(zhǔn)備工作，主要包括以下幾個(gè)方面：
1）工作人員對(duì)所要安裝的機(jī)械密封的規(guī)格及型號(hào)進(jìn)行細(xì)致的檢查，確保各項(xiàng)內(nèi)容全部準(zhǔn)確無誤，同時(shí)嚴(yán)格檢查是否存在缺少相關(guān)零件的問題。
2）詳細(xì)檢查機(jī)械密封元件是否存在損壞，特別是靜環(huán)、動(dòng)環(huán)的相應(yīng)密封端面，需要嚴(yán)格檢查是否存在碰傷問題，如果存在損壞問題，必須對(duì)損壞的零件進(jìn)行返修，或直接更換。除此之外，應(yīng)借助煤油或汽油對(duì)一系列密封元件進(jìn)行清洗作業(yè)，清洗過程中保證清洗足夠干凈，直至元件表面不存在任何異物或灰塵。
3）針對(duì)軸或者軸套表面、密封腔內(nèi)壁和相應(yīng)的密封端蓋內(nèi)表面開展全面檢查，確保不存在溝痕或毛刺等問題。一旦存在上述問題，必須及時(shí)修平、打光處理 工作，完成后，再借助煤油或汽油進(jìn)行清洗，保證各零件足夠清潔，直至各零件表面不存在任何雜 物及灰塵為止[3] 。
4）在開展動(dòng)環(huán)、靜環(huán)表面擦洗工作時(shí)，嚴(yán)禁使用不干凈的棉紗或布，需要借助脫脂棉以及干凈柔軟的紗布進(jìn)行擦洗，保證清洗徹底、干凈。
5）在實(shí)際裝配過程中所有環(huán)節(jié)干凈、清潔，同時(shí)還要保證靜環(huán)和動(dòng)環(huán)密封端在實(shí)際安裝過程中不會(huì)出現(xiàn)劃傷或碰破等相關(guān)問題。為了增強(qiáng)安裝便利性，進(jìn)一步降低安裝難度，還應(yīng)該在軸或軸套表面涂抹適量的機(jī)油，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)端面也應(yīng)該適量涂抹，避免在實(shí)際啟動(dòng)過程中出現(xiàn)干摩擦，從而有效保護(hù)機(jī)械性能。
3.2 軋機(jī)軸承機(jī)械密封安裝步驟
為提高機(jī)械密封安裝效率及質(zhì)量，依照相關(guān)步驟開展安裝作業(yè)，具體如下：
1）零部件的相應(yīng)幾何尺寸、實(shí)際加工精度均要滿足圖紙要求，尤其是形成水道方面的尺寸必須滿足要求。按照裝配圖要求，明確旋轉(zhuǎn)部件的實(shí)際安裝位置， 并做出合理調(diào)節(jié)[4] 。
2）在實(shí)際開展裝配工作之前，還應(yīng)將機(jī)械潤(rùn)滑油涂抹在軋輥上，同時(shí)對(duì)零部件進(jìn)行擦洗，避免雜物或灰塵等進(jìn)入，對(duì)機(jī)械密封實(shí)際質(zhì)量和效果產(chǎn)生不利影響。
3）在實(shí)際零部件安裝作業(yè)時(shí)，要確保各零部件的相應(yīng)安裝位置，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)合理的調(diào)整，避免因零部件加工尺寸誤差而造成安裝位置變化。
4）機(jī)械密封的安裝作業(yè)依照指定順序開展，并且遵循相關(guān)規(guī)定進(jìn)行裝配，過程中嚴(yán)禁出現(xiàn)大力敲打及磕碰等。除此之外，軸承箱的密封緊固螺絲應(yīng)均勻上緊，防止由于螺絲松緊程度不一致或端蓋出現(xiàn)偏斜而引發(fā)泄漏問題。
5）在安裝作業(yè)完成后，應(yīng)仔細(xì)檢查輔助裝置是否處于正常狀態(tài)，避免出現(xiàn)干摩擦，盤車時(shí)注意觀察是否存在異常現(xiàn)象，可以跑合一段時(shí)間后再交付使用。
4 軋機(jī)軸承機(jī)械密封日常維護(hù)工作分析
為了確保軋機(jī)軸承機(jī)械密封安全、可靠地運(yùn)行， 在日常工作中需對(duì)密封零件進(jìn)行科學(xué)合理的保養(yǎng)及維護(hù)，具體做法如下：
1）在實(shí)際開車前，對(duì)機(jī)械密封的具體安裝順序、所有零部件的配置等進(jìn)行全面、認(rèn)真的檢查[5] 。
2）用手指輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥，正常情況下，能夠感到轉(zhuǎn)動(dòng)極為輕快，不會(huì)存在任何阻力，方可證明機(jī)械密封各項(xiàng)零部件安裝正常、運(yùn)行可靠。
3）在實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，仔細(xì)檢查軸承是否足夠潤(rùn)滑、是否存在異常聲音等。
5 做好機(jī)械密封常見故障的處理工作
1）實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)了過熱、冒煙問題。導(dǎo)致此類故障問題出現(xiàn)的原因一般包括：加工零件尺寸及形狀精度相對(duì)較低；在實(shí)際運(yùn)輸或保養(yǎng)過程中零部件出現(xiàn)了變形問題；在實(shí)際安裝過程中零部件遭受敲打， 出現(xiàn)了變形問題；零部件本身安裝順序存在錯(cuò)誤[6] 。
具體處理辦法主要有：在實(shí)際安裝前，結(jié)合圖紙針對(duì)所有的零部件開展嚴(yán)格的檢查工作，尤其是配合尺寸、零部件自身的幾何形狀精度等，需重點(diǎn)檢查；對(duì)密封零部件開展專項(xiàng)管理及保管工作，避免由于存放不合理等導(dǎo)致零部件變形；運(yùn)輸過程中盡可能地避免與重物碰撞；安裝過程中嚴(yán)禁使用大錘對(duì)密封件敲擊作業(yè)，一般可借助熱裝方法提前加熱處理，再借助小錘進(jìn)行敲擊，最終到位即可。
2）完成密封作業(yè)后仍有少量水進(jìn)入到軸承箱。此類問題產(chǎn)生原因有：在完成安裝作業(yè)后，密封件出現(xiàn)了傾斜或零部件幾何精度問題；軋輥與相應(yīng)密封件的配合面存在著幾何尺寸不適宜的問題，無法形成良好的過盈配合；軸承箱上的相應(yīng)密封件存在質(zhì)量問題或已經(jīng)損壞。
具體處理辦法主要有：結(jié)合圖紙要求針對(duì)零部件進(jìn)行嚴(yán)格檢查；實(shí)際裝配零部件過程中做好清洗工作；仔細(xì)檢查軸承箱的密封墊，一旦存在質(zhì)量問題或者是已經(jīng)損壞，及時(shí)進(jìn)行更換。
6 結(jié)語
軋鋼機(jī)軸承機(jī)械密封屬于保證軋鋼機(jī)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效運(yùn)行、延長(zhǎng)其使用壽命的一個(gè)關(guān)鍵舉措，切實(shí)做好軋機(jī)軸承機(jī)械密封的安裝及維護(hù)工作，可以提高機(jī)械密封的安裝水平，減少安全事故發(fā)生。
【參考文獻(xiàn)】
[1]林海波，楊建西.高速球軸承潤(rùn)滑與密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].機(jī)械傳動(dòng)，2022，46（5）：139-143.
[2]賈謙，阮琪，劉朝豐，等.渦輪泵機(jī)械密封摩擦學(xué)性能的計(jì)算和試驗(yàn)研究[J].流體機(jī)械，2022，50（2）：1-7.
[3]徐潔，俞樹榮，嚴(yán)如奇，等.柔性端面氣膜密封流場(chǎng)分析及密封特性研究[J].中國(guó)機(jī)械工程，2022，33（6）：656-663.
[4]張付英，高勇新，賀佘燕，等.基于正交試驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封可靠性影響因素研究[J].潤(rùn)滑與密封，2022，47（5）：112-120.
[5]張付英，張?jiān)?，高勇?旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈的壽命預(yù)測(cè)研究[J].潤(rùn)滑與密封，2022，47（2）：96-101.
[6]繆樹峰，王清發(fā)，郭千里，等.軸類密封技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].南方農(nóng)機(jī)，2022，53（4）：38-43.
來源：《山西冶金》
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