鋼管飛鋸鋸車潤滑不足的改進(jìn)

張 春，李 超，吳風(fēng)春

(衡水京華制管有限公司，河北 衡水 053000)

自20世紀(jì)80年代至今，世界各國的鋼管生產(chǎn)都有了很大的發(fā)展，產(chǎn)量都在不斷的增加。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，鋼管的生產(chǎn)技術(shù)也得到了迅猛的發(fā)展。焊接鋼管生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)效率高，設(shè)備投資少，可適應(yīng)各種型號(hào)規(guī)格的生產(chǎn)，因而發(fā)展迅速，得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1 焊接鋼管生產(chǎn)工藝

焊接鋼管的一般生產(chǎn)工藝為：鋼帶→開卷→矯平→剪切→對(duì)焊→活套儲(chǔ)料→滾壓成型→高頻焊接→去除焊疤→定徑→超聲波探傷→中頻退火→鋸切→矯直→平頭、倒角→水壓試驗(yàn)→成品檢驗(yàn)。在鋼管生產(chǎn)機(jī)組上，管件是按照設(shè)定速度勻速運(yùn)動(dòng)的，在鋸切工序前鋸車相對(duì)機(jī)組是靜止的。當(dāng)鋼管達(dá)到設(shè)定長度時(shí)，鋸車的夾緊裝置將鋼管夾緊，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鋸車跟隨鋼管一起運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行鋸切工序，直到鋸切作業(yè)完成。當(dāng)飛鋸的鋸切工序完成后，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)鋸車回至初始位置。鋸車的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過鋸車底部的齒條和固定安裝在機(jī)組床身系統(tǒng)上的齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

2 潤滑不足的現(xiàn)狀

在目前的飛鋸鋸車齒輪、齒條傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪與齒條之間的潤滑大多是依靠人工定期涂抹潤滑脂來實(shí)現(xiàn)的。人工定期涂抹潤滑脂費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且飛鋸鋸車工作條件復(fù)雜，齒輪、齒條接觸面之間濕度大且灰分較多，油脂難以長時(shí)間粘附，鋸車長時(shí)間往復(fù)運(yùn)動(dòng)使齒輪、齒條承受沖擊力大，一旦潤滑脂脫落或者涂抹不及時(shí)，齒輪與齒條直接接觸，進(jìn)行干摩擦，這樣不但會(huì)增加設(shè)備的運(yùn)動(dòng)阻力，造成能源的浪費(fèi)，增加運(yùn)營成本；而且還會(huì)加劇齒輪與齒條的磨損。頻繁的維護(hù)與更換齒輪、齒條大大的增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率[1-2]。技術(shù)改進(jìn)之前，平均每2～3個(gè)月更換1次齒輪，每5～6個(gè)月更換1次齒條；而每次更換齒輪需要2～3人工作2～3 h，更換齒條需要2～3人工作3～4 h，而整套齒輪、齒條的更換則需要3～4人工作5～6 h。按現(xiàn)在的市場價(jià)格計(jì)算，1個(gè)齒輪價(jià)格為300～500元，1個(gè)齒條價(jià)格為2 500～3 000元，除去人工費(fèi)，每年的備件更換費(fèi)用就要消耗5 000～6 000元，這還不包括平常修理費(fèi)用和因更換部件而停車帶來的產(chǎn)量影響。因此，解決齒輪、齒條潤滑不良的狀況，是各個(gè)鋼管生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。

3 潤滑機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

3.1 技術(shù)改進(jìn)

3.1.1 注油系統(tǒng)的改進(jìn)

齒輪齒條潤滑示意圖如圖1所示。飛鋸鋸車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)鋸車實(shí)際的工作需要控制齒輪的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)速度，從而帶動(dòng)齒條做符合實(shí)際工作需要的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

圖1 齒輪齒條潤滑示意圖

本次技術(shù)改進(jìn)是利用注油油泵對(duì)固定在機(jī)架床身上的齒輪齒面進(jìn)行定時(shí)、定量的噴射潤滑油，從而使?jié)櫥驼掣皆邶X輪齒面上；齒輪旋轉(zhuǎn)，齒條與齒輪同時(shí)運(yùn)動(dòng)，使齒條齒面同樣粘附上潤滑油；摩擦面粘附上足量的潤滑油，建立起潤滑油膜，從而使二者之間的潤滑得到有效的改善。油泵裝置的供電線路直接與鋸車的供電單元相連接，即鋸車供電，供油裝置開始計(jì)時(shí)、噴射潤滑油。在齒條的兩邊加焊2個(gè)防塵板，以防止水及灰塵的侵入。最后在機(jī)組床身上的齒輪下部，設(shè)置1個(gè)接油盒，定期對(duì)接油盒內(nèi)的油污進(jìn)行處理，以防止剩余的潤滑油污染車間環(huán)境。

本次技術(shù)改進(jìn)所使用注油油泵為DE2232—1.5L—10KG型齒輪油泵。該油泵通過其內(nèi)部計(jì)時(shí)元件對(duì)油泵的注油時(shí)間、間歇時(shí)間進(jìn)行控制：供油時(shí)間可設(shè)定為1～120 s，間歇時(shí)間可設(shè)定為1～120 min，供油壓力可通過控制調(diào)壓閥調(diào)節(jié)為0.3～1.0 MPa，流量為130～200 mL/min；且油泵設(shè)有低油位報(bào)警，當(dāng)油位不足時(shí)可提前發(fā)出報(bào)警并停泵。為達(dá)到良好的潤滑效果又不會(huì)造成資源浪費(fèi)，本文將供油時(shí)間設(shè)置為20 s，供油間歇時(shí)間設(shè)置為40 min，供油壓力設(shè)置為0.4 MPa。另外，供油時(shí)間、間歇時(shí)間以及供油壓力還可以根據(jù)環(huán)境的變化(如季節(jié)變化)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

齒輪泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動(dòng)來輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵。由2個(gè)齒輪、泵體與前后蓋組成2個(gè)封閉空間，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪脫開側(cè)的空間的體積從小變大，形成真空，將液體吸入，齒輪嚙合側(cè)的空間的體積從大變小，而將液體擠入管路中去。吸入腔與排出腔是靠2個(gè)齒輪的嚙合線來隔開的。齒輪泵的排出口的壓力完全取決于泵出口處阻力的大小[3]。本次技術(shù)改進(jìn)所使用的油泵操作簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，維護(hù)方便，工作可靠，流量均勻連續(xù)，而且投資小、見效快，既能為摩擦面提供足量的潤滑油，又能避免過多的浪費(fèi)資源。

3.1.2 齒輪、齒條材質(zhì)選取的改進(jìn)

目前，齒輪、齒條的材質(zhì)多為45鋼，45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，易切削加工，但表面硬度較低，不耐磨[4]；而40Cr鋼中Cr在熱處理時(shí)可提高鋼的淬透性，淬火(或調(diào)質(zhì))處理后40Cr的強(qiáng)度、硬度和沖擊韌度等力學(xué)性能明顯比45鋼高。正火可促進(jìn)40Cr鋼組織球化，改進(jìn)毛坯的切削性能，當(dāng)硬度為174～229 HBW時(shí)，相對(duì)切削加工性為60%。在550～570 ℃進(jìn)行回火，40Cr鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能。40Cr鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)并高頻表面淬火后可用于制造具有表面硬度高及耐磨性好而沖擊不大的零件。40Cr鋼具有良好的低溫沖擊韌度和低的缺口敏感性，具有良好的綜合力學(xué)性能[5-6]。雖然40Cr鋼比45鋼市場價(jià)格稍高，但考慮到設(shè)備可靠性和生產(chǎn)的綜合效益，筆者選取了40Cr鋼為飛鋸鋸車齒輪、齒條的制作材料。

3.1.3 潤滑劑選取的改進(jìn)

潤滑劑的選用原則應(yīng)參照潤滑材料的性能、負(fù)荷大小及負(fù)荷特性、運(yùn)動(dòng)速度、工作溫度、周圍環(huán)境、摩擦副的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與潤滑方式[7-8]。技術(shù)改進(jìn)后，飛鋸鋸車齒輪、齒條材質(zhì)均為40Cr。對(duì)齒輪、齒條的潤滑是采用噴淋潤滑油的方式。

綜合上述因素，本次技術(shù)改進(jìn)選用工業(yè)齒輪油220為潤滑劑。工業(yè)齒輪油220運(yùn)動(dòng)粘度為189～242 mm2/s(40 ℃)，不但具有良好的抗磨、耐負(fù)荷性能和合適的黏度，而且具有良好的熱氧化安定性、抗泡性、水分離性能和防銹性能，可以防止齒面磨損、擦傷、燒結(jié)等，并延長其使用壽命，提高傳遞功率效率。該潤滑劑能夠完全勝任鋸車齒輪與齒條摩擦面的潤滑。

3.1.4 潤滑機(jī)構(gòu)日常維護(hù)的改進(jìn)

潤滑機(jī)構(gòu)為鋸車提供了良好的潤滑，為了使?jié)櫥瑱C(jī)構(gòu)工作平穩(wěn)、可靠，應(yīng)做好日常維護(hù)與保養(yǎng)。

1)齒輪油泵的維護(hù)保養(yǎng)。齒輪泵在使用過程中應(yīng)經(jīng)常檢查并且維修，在拆檢齒輪泵的過程中應(yīng)小心謹(jǐn)慎，避免損壞設(shè)備零部件，并保存好每一個(gè)零部件，保持潔凈；對(duì)拆下的零部件進(jìn)行詳細(xì)檢查，對(duì)齒輪做無損探傷，不允許存在裂紋，軸頸的圓錐度合格，表面不得有劃痕，端蓋、托架、泵體不得有明顯缺陷；組裝時(shí)調(diào)整好齒輪端面與端蓋、托架的軸向間隙(通過改變端蓋、托架與泵體之間的密封墊片的厚度來調(diào)整)；緊固端蓋螺栓時(shí)，應(yīng)用力對(duì)稱均勻，邊緊邊盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，遇到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)，應(yīng)松掉螺栓重緊；加填料或裝油封時(shí)，應(yīng)邊緊壓蓋邊盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，且不可緊得過死。

2)電器及線路的維護(hù)保養(yǎng)。應(yīng)經(jīng)常檢查電源線、內(nèi)接線、插頭、開關(guān)是否良好，絕緣電阻是否正常，刷尾座是否松動(dòng)，換向器與電刷接觸良好，電樞繞組、定子繞組是否有斷路現(xiàn)象，軸承及轉(zhuǎn)動(dòng)零件是否損壞等[9]。

3)注油管路的維護(hù)保養(yǎng)。本次技術(shù)改進(jìn)所使用的注油管路為φ6 mm×0.8 mm紫銅管，銅管質(zhì)地堅(jiān)硬，不易腐蝕，且耐高溫、高壓，可在多種環(huán)境中使用。在日常生產(chǎn)過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查潤滑裝置是否有跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)有不良狀況，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或更換。應(yīng)定期檢查儲(chǔ)油盒油位，如有需要應(yīng)加注相應(yīng)牌號(hào)的潤滑油。

3.2 潤滑改進(jìn)的效果

通過技術(shù)改進(jìn)，飛鋸鋸車齒輪、齒條的潤滑得到了有效的改善，具體表現(xiàn)如下：1)潤滑油起到吸熱、傳熱和散熱的冷卻作用，能使齒輪與齒條得到有效的冷卻，避免引起高溫；2)潤滑油在摩擦面間流過時(shí)，可沖洗掉齒輪、齒條表面固體微粒，保持摩擦面光潔；3)潤滑劑與接觸面形成密封，阻止水與固體粉塵的進(jìn)入，保證接觸面內(nèi)的清潔；4)油層可將沖擊、振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，起緩沖防震作用并可降低噪聲；5)外加的載荷通過油膜可以均勻地作用于摩擦面，即使局部出現(xiàn)干摩擦?xí)r，尚存的油膜仍能承擔(dān)其余載荷，可以使作用于摩擦點(diǎn)的載荷減輕很多；6)油層可以對(duì)齒輪、齒條金屬表面起一定的保護(hù)作用，防止產(chǎn)生銹蝕。通過此次技術(shù)改進(jìn)，飛鋸鋸車齒輪、齒條得到了有效潤滑，減少了設(shè)備的磨損量，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了二者之間的摩擦因數(shù)，減少了摩擦阻力、表面磨損及能量損失，使鋸車的往復(fù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)行更加平穩(wěn)，進(jìn)而使生產(chǎn)效率得以提高[10]。

4 結(jié)語

通過技術(shù)改進(jìn)，飛鋸鋸車齒輪、齒條的潤滑得到了有效的改善，齒輪、齒條一年均未更換。將鋸車吊起，經(jīng)檢測圓盤檢驗(yàn)齒輪、齒條后發(fā)現(xiàn)，磨損量依然在齒輪精度的允許值范圍內(nèi)，可以繼續(xù)使用。通過生產(chǎn)實(shí)踐飛鋸鋸車的使用可以證明，筆者所提出的技術(shù)改進(jìn)是合理的，它能夠?yàn)辇X輪、齒條提供充分的潤滑。

本次技術(shù)改進(jìn)加強(qiáng)了飛鋸鋸車齒輪、齒條的潤滑，不僅減少了設(shè)備的磨損量，延長了設(shè)備的使用壽命；還減少了人工的工作量，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效益，避免了油污對(duì)環(huán)境的污染。

[1] 聞邦椿. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2] 邵荷生，等. 摩擦與磨損[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社, 1992.

[3] 欒振輝. 齒輪泵研究的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械, 2005(6):11-13.

[4] 國家自然科學(xué)基金委員會(huì). 冶金與礦業(yè)科學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社, 1997.

[5] 陳鄖, 皇百紅. 齒輪用滲碳鋼彎曲疲勞試驗(yàn)淺析[J]. 汽車工藝與材料, 2017(11):67-72.

[6] 鄧立強(qiáng). 熱處理對(duì)碳化物顆粒增強(qiáng)合金鋼組織及力學(xué)性能的影響[D]. 沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué), 2014.

[7] 董浚修. 潤滑原理及潤滑油[M]. 北京：中國石化出版社,1987.

[8] 常榮福. 齒輪潤滑分析及油量控制[J]. 江蘇冶金, 2004(6):63-65.

[9] 秦山. 齒輪泵快速修復(fù)方法的研究[J]. 筑路機(jī)械與施工機(jī)械化, 2002(1):32-34.

[10] 孫明. 淺析機(jī)械設(shè)備齒輪傳動(dòng)潤滑[J]. 科技資訊, 2009(29):43.