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軋機軸承機械密封設計及安裝維護初探
2024-10-25姚建斌
摘 要:在簡要概述了機械密封的技術(shù)要求的基礎上,以某札鋼企業(yè)為例,從準備工作、安裝步驟、日常維護和故障處理等方面,詳細分析和研究了該企業(yè)軋機軸承機械密封的安裝維護策略,以促進軋機軸承機械密封取得良好的應用效果。
關鍵詞:軋機軸承;穩(wěn)定運行;機械密封;安裝維護
軋機軸承往往在高溫重載以及頻繁沖擊負荷等一系列較為惡劣的環(huán)境下長期運行,在軋制過程中,需要用到的冷卻水通常無孔不入,很容易對軸承的實際潤滑效果造成影響。為提高軸承方面的密封成效,有必要對機械密封的安裝和維護工作做出深入探討,以此提高軋機軸承密封質(zhì)量,確保軋機可以穩(wěn)定高效運行。
1 機械密封概述
機械密封主要是指由至少一對有效垂直于相應旋轉(zhuǎn)軸線端面,同時在流體壓力以及補償機構(gòu)彈力的持續(xù)作用下,還有輔助密封的密切配合下長期保持貼合,并且能夠相對滑動所構(gòu)成的一種可以防止流體泄漏的裝置。1885年,機械密封技術(shù)誕生于英國,我國 在該領域發(fā)展相對較晚,現(xiàn)階段機械密封能夠承受的壓力可以達到42MPa以上,實際可承受溫度約為190~450℃,轉(zhuǎn)速接近50000r/min,PV值能夠達到1000MPa·m/s。其本質(zhì)上屬于一種專門用于旋轉(zhuǎn)機械的相應軸封裝置,例如:離心機或壓縮機等設備,由于傳動軸一般貫穿于設備內(nèi)外,軸與設備之間往往會存在一個圓周間隙,這些設備中的介質(zhì)能夠借助該間隙持續(xù)向外泄漏,因此,必須要安裝一個可以阻止泄漏的優(yōu)質(zhì)油封裝置。現(xiàn)階段,油封的種類非常多,而機械密封憑借著泄漏量少及使用壽命長等諸多優(yōu)勢成為各類設備廣泛采用的軸密封方式[1] 。機械密封在實際安裝過程中,有一定的技術(shù)要求,如表1所示。
2 軋機軸承機械密封設計分析
國內(nèi)某軋鋼公司成立于1999年,經(jīng)營范圍較為 廣泛,如黑色金屬冶煉及相關壓延加工產(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年營收達到了216.8億元,相較于2020年增長近31%,實際生產(chǎn)加工過程 中用到多種軋鋼機,例如:開坯機、型鋼軋機、板帶軋機和鋼管軋機等,為提高各類軋機軸承的密封效果, 該公司運用了機械密封,對相關的密封件進行改造設計,取得了良好的密封效果。
如圖1所示,機械密封的工作原理主要是對密封件的幾何形狀做出改變,然后對重力及離心力的作用開展科學利用,使流過(可改為冷卻)水可以順著軸承箱順利排出。在軸承機械密封設計方面,靠近軋輥一 側(cè)的密封蓋設計成迷宮式密封蓋,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)生相對運動,故定位套材質(zhì)采用42CrMo,表面進行熱處理, 提高其耐磨壽命??拷堓佉粋?cè)的定位套表面設計一 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 軋機軸承機械密封安裝策略分析
機械密封裝置屬于一種精密度非常高的部件,如圖2所示,在實際安裝過程中,不得對其狠敲猛打,同時還需要輕拿輕放,使密封裝置穩(wěn)定運行,達到理想的密封效果[2] 。
3.1 做好安裝前的準備工作
在實際開展軋鋼機軸承機械密封的安裝作業(yè)前,要切實做好安裝前的準備工作,主要包括以下幾個方面:
1)工作人員對所要安裝的機械密封的規(guī)格及型號進行細致的檢查,確保各項內(nèi)容全部準確無誤,同時嚴格檢查是否存在缺少相關零件的問題。
2)詳細檢查機械密封元件是否存在損壞,特別是靜環(huán)、動環(huán)的相應密封端面,需要嚴格檢查是否存在碰傷問題,如果存在損壞問題,必須對損壞的零件進行返修,或直接更換。除此之外,應借助煤油或汽油對一系列密封元件進行清洗作業(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)針對軸或者軸套表面、密封腔內(nèi)壁和相應的密封端蓋內(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,必須及時修平、打光處理 工作,完成后,再借助煤油或汽油進行清洗,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)在開展動環(huán)、靜環(huán)表面擦洗工作時,嚴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行擦洗,保證清洗徹底、干凈。
5)在實際裝配過程中所有環(huán)節(jié)干凈、清潔,同時還要保證靜環(huán)和動環(huán)密封端在實際安裝過程中不會出現(xiàn)劃傷或碰破等相關問題。為了增強安裝便利性,進一步降低安裝難度,還應該在軸或軸套表面涂抹適量的機油,動環(huán)和靜環(huán)端面也應該適量涂抹,避免在實際啟動過程中出現(xiàn)干摩擦,從而有效保護機械性能。
3.2 軋機軸承機械密封安裝步驟
為提高機械密封安裝效率及質(zhì)量,依照相關步驟開展安裝作業(yè),具體如下:
1)零部件的相應幾何尺寸、實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)部件的實際安裝位置, 并做出合理調(diào)節(jié)[4] 。
2)在實際開展裝配工作之前,還應將機械潤滑油涂抹在軋輥上,同時對零部件進行擦洗,避免雜物或灰塵等進入,對機械密封實際質(zhì)量和效果產(chǎn)生不利影響。
3)在實際零部件安裝作業(yè)時,要確保各零部件的相應安裝位置,并對其進行適當合理的調(diào)整,避免因零部件加工尺寸誤差而造成安裝位置變化。
4)機械密封的安裝作業(yè)依照指定順序開展,并且遵循相關規(guī)定進行裝配,過程中嚴禁出現(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,應仔細檢查輔助裝置是否處于正常狀態(tài),避免出現(xiàn)干摩擦,盤車時注意觀察是否存在異常現(xiàn)象,可以跑合一段時間后再交付使用。
4 軋機軸承機械密封日常維護工作分析
為了確保軋機軸承機械密封安全、可靠地運行, 在日常工作中需對密封零件進行科學合理的保養(yǎng)及維護,具體做法如下:
1)在實際開車前,對機械密封的具體安裝順序、所有零部件的配置等進行全面、認真的檢查[5] 。
2)用手指輕輕轉(zhuǎn)動軋輥,正常情況下,能夠感到轉(zhuǎn)動極為輕快,不會存在任何阻力,方可證明機械密封各項零部件安裝正常、運行可靠。
3)在實際轉(zhuǎn)動過程中,仔細檢查軸承是否足夠潤滑、是否存在異常聲音等。
5 做好機械密封常見故障的處理工作
1)實際轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)了過熱、冒煙問題。導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較低;在實際運輸或保養(yǎng)過程中零部件出現(xiàn)了變形問題;在實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誤[6] 。
具體處理辦法主要有:在實際安裝前,結(jié)合圖紙針對所有的零部件開展嚴格的檢查工作,尤其是配合尺寸、零部件自身的幾何形狀精度等,需重點檢查;對密封零部件開展專項管理及保管工作,避免由于存放不合理等導致零部件變形;運輸過程中盡可能地避免與重物碰撞;安裝過程中嚴禁使用大錘對密封件敲擊作業(yè),一般可借助熱裝方法提前加熱處理,再借助小錘進行敲擊,最終到位即可。
2)完成密封作業(yè)后仍有少量水進入到軸承箱。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)合圖紙要求針對零部件進行嚴格檢查;實際裝配零部件過程中做好清洗工作;仔細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,及時進行更換。
6 結(jié)語
軋鋼機軸承機械密封屬于保證軋鋼機實現(xiàn)穩(wěn)定高效運行、延長其使用壽命的一個關鍵舉措,切實做好軋機軸承機械密封的安裝及維護工作,可以提高機械密封的安裝水平,減少安全事故發(fā)生。
【參考文獻】
[1]林海波,楊建西.高速球軸承潤滑與密封結(jié)構(gòu)改進設計與試驗[J].機械傳動,2022,46(5):139-143.
[2]賈謙,阮琪,劉朝豐,等.渦輪泵機械密封摩擦學性能的計算和試驗研究[J].流體機械,2022,50(2):1-7.
[3]徐潔,俞樹榮,嚴如奇,等.柔性端面氣膜密封流場分析及密封特性研究[J].中國機械工程,2022,33(6):656-663.
[4]張付英,高勇新,賀佘燕,等.基于正交試驗的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封可靠性影響因素研究[J].潤滑與密封,2022,47(5):112-120.
[5]張付英,張原浩,高勇新.旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈的壽命預測研究[J].潤滑與密封,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,2022,53(4):38-43.
來源:《山西冶金》
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