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王勇　徐鳴鶴　林再洪

摘　要：分析了高線(xiàn)軋機密封系統進(jìn)水的原因，介紹了一類(lèi)軸承座密封系統的改造方法。對冶金行業(yè)技術(shù)改造具有較強的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：密封；線(xiàn)材軋機；軸承座

近年來(lái)，國內引進(jìn)了多條高速線(xiàn)材軋機。為了降低成本，高線(xiàn)裝備中的主體部分預精軋機、精軋機是從國外引進(jìn)，而初軋機和中軋機組是國內配套。筆者走訪(fǎng)過(guò)許多高線(xiàn)廠(chǎng)，發(fā)現立輥軋機的下軸承座漏油進(jìn)水時(shí)有發(fā)生，燒軸承、甚至停產(chǎn)也經(jīng)常出現。而高速線(xiàn)材軋機生產(chǎn)線(xiàn)顯著(zhù)的特點(diǎn)就是軋制的連續性和工作的高可靠性。顯然,這種漏油進(jìn)水的現象嚴重干擾了正常的生產(chǎn)秩序，雖然廠(chǎng)家都很重視,也采取很多辦法，比如：用機械密封代替橡膠密封或者使用磁力密封代替橡膠密封，甚至有廠(chǎng)家在軋輥下端車(chē)出凹槽綁上傘狀尼龍布即“綁雨傘 ”的辦法來(lái)防止水進(jìn)入軸承。但這些方法都存在許多問(wèn)題，比如改造成本非常高(特別是磁力密封)，改造周期過(guò)長(cháng)，而“綁雨傘 ”的辦法直接影響到軋輥的強度。筆者認為軸承座進(jìn)水的主要原因是密封系統設計不合理，而并非橡膠密封不適用于這種工況條件。當然也不排除有密封件質(zhì)量低劣、安裝方法錯誤等原因造成的泄漏。

一般情況下高線(xiàn)軋機初中軋軸承座密封工況條件是：轉速<25ｍ/s；溫度 <100℃；介質(zhì)是潤滑脂、潤滑油以及外界的冷卻水和氧化鐵皮；壓力0～0.05ＭAa。輥軋機的下軸承座象漏斗形狀，由于長(cháng)期承受冷卻水、氧化鐵皮、水蒸氣等的沖刷,很容易進(jìn)水甚至氧化鐵皮等雜質(zhì)，導致軸承磨損甚至燒軸承，增加了高線(xiàn)廠(chǎng)停機檢修時(shí)間以及設備維修費用。西北某鋼鐵廠(chǎng)經(jīng)常出現燒軸承這樣的惡劣情況。該廠(chǎng)初中軋是1～14機架,這些機架下軸承座的軸承壽命短的只有2個(gè)月，長(cháng)的也不超過(guò)4個(gè)月。本文作者以該廠(chǎng)10～14機架軸承座密封系統為例來(lái)說(shuō)明改造過(guò)程。

1　存在的問(wèn)題

如圖1所示，軋機機架軸承座密封系統是由一個(gè)內骨架單唇口油封(210ｍｍ×250ｍｍ×15ｍｍ)、一個(gè)標準水封(GVA2000)、一個(gè)迷宮密封組成。該系統低估了工況的惡劣程度，系統設計不夠嚴密合理，主要存在以下問(wèn)題：

(1)油封是靠密封唇口施加給軸以徑向力，從而起到密封作用。普通單密封唇口密封安裝是有方向性的，只能起到單向密封作用。圖1中的油封唇口朝下，原設計的主要目的是防止軸承內的潤滑脂外溢。但從軸承的實(shí)際使用情況來(lái)看，其主要作用應該是防止水進(jìn)入軸承，因此筆者曾建議廠(chǎng)家改變安裝方向，使油封唇口向上安裝。從后來(lái)實(shí)際的使用情況來(lái)看也印證了筆者的推測，軸承的壽命有所提高，但是仍沒(méi)有達到廠(chǎng)家的實(shí)際使用要求。

(2)由于長(cháng)期接觸水及水蒸氣，與水封唇口的接觸面因生銹而不光滑，使水封使用效果和壽命大打折扣。水封從它的結構特點(diǎn)上決定其密封性能不會(huì )很?chē)烂?，它只能將大部分水甩出而不能完全防止水進(jìn)入軸承，另外水封唇口向下安裝的設計在這種工況條件下也不合理。

(3)迷宮密封是利用流體流經(jīng)迷宮式曲折通道的節流間隙與膨脹空腔，使工作介質(zhì)產(chǎn)生節流效應，以限制流體泄漏的非接觸式密封。迷宮密封主要用于氣體介質(zhì)，需要密封的兩個(gè)腔體間具有壓力差。由于軋制用的冷卻水所在的外部和軸承內部幾乎沒(méi)有壓力差,密封的介質(zhì)主要是水，因此在這種情況下迷宮密封并不適用。另外，迷宮密封對加工精度、迷宮形狀、迷宮長(cháng)度都有較高的要求，因此采用迷宮密封也會(huì )增加生產(chǎn)成本。

(4)從外界侵入的水被水封、油封阻攔后堆積在密封腔內被迷宮密封阻攔無(wú)法及時(shí)排出，必然會(huì )逐步滲入軸承內。

2　改進(jìn)措施

圖2是改造后的下軸承座的密封系統，該系統是由2個(gè)內骨架雙唇口油封(210ｍｍ ×250ｍｍ×15ｍｍ)同向安裝、1個(gè)窄斷面非標水封(GVA2500)組成。該密封系統有以下特點(diǎn)：

(1)原迷宮環(huán)上保留有一個(gè)金屬的凸出板，將有效阻止水、氧化鐵皮等對密封系統的直接沖擊，從而起到保護主密封系統的作用。

(2)水封是第二道防線(xiàn)，密封唇口向上，安裝時(shí)注意在唇口滑動(dòng)面上涂覆薄層潤滑脂。水封起到“粗密封”的作用，它能夠把大部分水及其它雜質(zhì)甩出。

(3)同向安裝的兩個(gè)油封起到“精密封”的作用，防止侵入的少量水及雜質(zhì)繼續侵入軸承。

(4)排水口的設計有利于把侵入密封腔內的水及時(shí)排出。需要指出的是排水口必須向下傾斜以防止外界的水從排水口直接侵入?

(5)油封使用雙唇結構(如圖3所示)，副唇口可以起到防止潤滑油外泄的作用，主副密封唇口之間可以存儲少量潤滑脂，防止密封唇口出現干摩擦。

(6)由于除去迷宮密封，端蓋及配合件的加工遠比改造前簡(jiǎn)單、容易。

3　改造過(guò)程中注意事項

(1)密封件的制造過(guò)程中，油封水封材料選型以及配合時(shí)需要考慮的幾個(gè)方面：

①良好的耐油、耐水性是選材的前提；在介質(zhì)老化過(guò)程中，體積變化、強度變化、伸長(cháng)率變化、壓縮永久變形等性能應達到并超過(guò)相應標準值。

②唇口部位恢復性及跟隨性要好，這就要求膠料具有良好的彈性。

③制品硫化成型時(shí)，必須考慮到膠料焦燒期、流動(dòng)性，以降低廢品率，提高產(chǎn)品外觀(guān)質(zhì)量及整體質(zhì)量。

④材料的耐磨性。產(chǎn)品長(cháng)時(shí)間高速旋轉，唇口部位磨損相當嚴重，提高膠料耐磨性可以延長(cháng)產(chǎn)品壽命。

⑤材料選擇和膠料的配方設計，還應該使膠料具有良好的綜合性能。

(2)密封件的安裝過(guò)程中應當保護好密封件的唇口(工作面)，防止安裝時(shí)劃傷；另外要防止安裝時(shí)造成油封變形翹曲。安裝注意事項可以參考相關(guān)手冊或者咨詢(xún)密封件廠(chǎng)家。

(3)因密封不能存儲在高溫熱源附近，而冶金行業(yè)車(chē)間存在高溫，且粉塵較多，因此在使用密封之前不要打開(kāi)原始包裝以防止粉塵、雜質(zhì)粘附污染密封唇口。

4　改造結果

這套密封系統經(jīng)過(guò)實(shí)際改造使用，軸承壽命得到成倍提高。按照同樣的設計思路對 1～5機架和6～9機架進(jìn)行改造，事實(shí)證明改造是成功的。這種改造方式具有相對較低的改造成本和制造周期，因此具有較強的實(shí)踐價(jià)值。需要說(shuō)明的是，由于原始設計的空間有限，這套密封系統也不是很完善。主要存在以下缺點(diǎn)：

(1)水封被迫改造成非標窄端面結構，限制了其性能；

(2)兩個(gè)油封缺少潤滑脂注油口，有出現干摩擦的可能，安裝時(shí)在油封的兩個(gè)唇口之間要抹些潤滑脂。

參考文獻

【1】廣廷洪,汪德濤.密封件使用手冊.北京：機械工業(yè)出版社,1994.

【2】汪德濤,等.機械設計手冊：第3卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

【3】李正波.軋機油膜軸承的DF密封與水封及DF密封、水封的常見(jiàn)損壞形式分析與對策.潤滑與密封,2003 (6).

（來(lái)源：潤滑與密封）

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