軋機(jī)油膜軸承密封防水能力改善

李志有

(鐵嶺五星油膜橡膠密封研究所 遼寧鐵嶺 112000)

1 前言

軋機(jī)油膜軸承是軋機(jī)的關(guān)鍵部件，其充分發(fā)揮作用需要一個(gè)良好的運(yùn)行條件。軋機(jī)的運(yùn)行環(huán)境十分惡劣，除了要接受大量冷卻水的沖刷，還要承受軋制過(guò)程中產(chǎn)生的大量氧化鐵皮等雜質(zhì)侵入的危險(xiǎn)，因此，作為保障油膜軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的密封系統(tǒng)格外重要[1]。

油膜軸承密封系統(tǒng)具有如下雙重密封作用：一方面阻止油膜軸承內(nèi)部潤(rùn)滑油的泄漏，保證油膜軸承的錐套與襯套之間形成連續(xù)不斷的壓力油膜，而不發(fā)生直接的金屬接觸，另一方面阻止軋機(jī)外部冷卻水及氧化鐵皮等雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部破壞其運(yùn)行環(huán)境[2]。密封系統(tǒng)一旦失效，輕則漏油進(jìn)水，造成停工停產(chǎn)，重則損壞油膜軸承，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，我們有必要根據(jù)現(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)及失效形式做出相應(yīng)的分析和改進(jìn)，從而提高密封系統(tǒng)的可靠性，使油膜軸承更加穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

隨著我國(guó)現(xiàn)代大型軋機(jī)設(shè)備及軋機(jī)油膜軸承技術(shù)的高速發(fā)展，油膜軸承密封技術(shù)也逐步進(jìn)行了改進(jìn)。當(dāng)前以美國(guó)摩根公司推出的DF型多肢密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為油膜軸承技術(shù)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。盡管這種設(shè)計(jì)十分優(yōu)秀，但也不是盡善盡美，尤其應(yīng)用在使用年限已久的軋機(jī)上問(wèn)題凸顯，漏油進(jìn)水現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

2 典型油膜軸承密封結(jié)構(gòu)

軋機(jī)油膜軸承密封結(jié)構(gòu)主要是指軸承座與軋輥輥脖之間的回轉(zhuǎn)密封，此處密封既包括動(dòng)密封，又包括靜密封，是油膜軸承密封技術(shù)的關(guān)鍵所在。以DF型多肢密封結(jié)構(gòu)為代表的回轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，主要由密封蓋、水封、鋁環(huán)和DF密封圈等部分組成[3]。

圖1 DF型多肢密封結(jié)構(gòu)1-密封蓋;2-軸承座;3-水封;4-軋輥;5-鋁環(huán);6-DF密封圈;7-錐套;8-襯套

圖2 DF密封圈結(jié)構(gòu)1-主唇;2-副唇;3-鋼帶;4-封油唇;5-封水唇;6-拋油唇

密封蓋安裝在軸承座上，水封的法蘭部分安裝在密封蓋上，水封的唇口部分與旋轉(zhuǎn)軋輥的端面貼合，形成一道防水動(dòng)密封。鋁環(huán)平面?zhèn)韧ㄟ^(guò)膠釘貼在軋輥端面上，內(nèi)沿抵在DF密封圈封水唇的根部連同DF密封圈及錐套與軋輥一同旋轉(zhuǎn)，鋁環(huán)與水封及密封蓋的凹槽形成一道迷宮式密封，同時(shí)鋁環(huán)在旋轉(zhuǎn)時(shí)又能將少量的積水甩向外圓周，從而緩解DF密封圈的密封壓力。DF密封圈是此密封結(jié)構(gòu)中的核心部件，其內(nèi)圈的主唇、副唇與軋輥輥脖緊密貼合并形成有吸附作用的負(fù)壓腔，同時(shí)在腰部鋼帶的作用下對(duì)其進(jìn)行徑向定位；DF密封圈在錐套和鋁環(huán)的夾緊作用下對(duì)其進(jìn)行軸向定位；DF密封圈的封油唇和封水唇分別與密封蓋的內(nèi)徑接觸形成最重要的封油防線和封水防線，此外，DF密封圈拋油唇的作用在于一方面阻擋來(lái)自錐套和襯套之間的壓力油保護(hù)封油唇，另一方面在旋轉(zhuǎn)作用下利用其導(dǎo)向面將油液甩向密封蓋的集油槽。

在軸承座和軋輥之間安裝如上所述的回轉(zhuǎn)密封組件所形成的多道密封防線，在軋機(jī)工作時(shí)有效地阻止外界冷卻水和氧化鐵皮等雜質(zhì)的入侵，同時(shí)又防止油膜軸承內(nèi)潤(rùn)滑油的泄漏，為油膜軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了一個(gè)可靠的運(yùn)行條件。

3 DF型多肢密封結(jié)構(gòu)防水能力的不足

作為油膜軸承密封結(jié)構(gòu)與外界直接接觸的第一道封水防線肩負(fù)著直接抵抗外界大量冷卻水和氧化鐵皮等雜質(zhì)入侵的重要任務(wù)。從DF型多肢密封結(jié)構(gòu)多年來(lái)使用情況和自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)和分析，對(duì)于水封處的防水密封有以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)不足之處：

(1)水封唇口與軋輥端面接觸，在軋輥旋轉(zhuǎn)時(shí)形成動(dòng)密封，若軋輥端面銹蝕嚴(yán)重粗糙不平會(huì)加速水封唇口的磨損，導(dǎo)致防水密封過(guò)早失效；

(2)斷面為V字形的水封由法蘭固定在軸承座上，在腰部的回彈作用下保持唇口與軋輥端面始終接觸，軋機(jī)在工作時(shí)軋輥在軋制力的作用下有少量的軸向竄動(dòng)，會(huì)使軋輥一端的水封唇口受壓而增大摩擦力，加速了水封唇口的磨損；

(3)由于軋機(jī)工作時(shí)工作環(huán)境比較惡劣，氧化鐵皮和灰塵等雜質(zhì)比較多，當(dāng)雜質(zhì)堆積到V形水封的底部時(shí)會(huì)影響腰部的回彈，從而導(dǎo)致水封唇口壓力增大而磨損加速；

(4)固定在軸承座上的密封蓋通過(guò)O型密封圈與軸承座實(shí)現(xiàn)靜密封，但由于密封蓋較重，軋機(jī)工作時(shí)沖擊震動(dòng)較大，此處密封很容易失效，再加上密封蓋用久了銹蝕嚴(yán)重，冷卻水和霧氣會(huì)沿螺釘孔和配合面進(jìn)入到密封內(nèi)部。

4 防水能力的改善措施

針對(duì)上述DF型多肢密封結(jié)構(gòu)防水能力的不足，本文提出以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施。

4.1 增加防護(hù)水封

為了減輕V形水封的密封負(fù)擔(dān)，在V形水封的外側(cè)增加一組防護(hù)水封，相當(dāng)于多增加一道密封防線，主要用于直接阻擋大量冷卻水和氧化鐵皮等雜質(zhì)對(duì)原水封的沖刷、侵襲，同時(shí)又能減緩密封蓋、軋輥等金屬件的銹蝕。

具體實(shí)施方法如圖3所示，將橡膠防護(hù)水封套在密封蓋上并用鋼帶箍緊固定，防護(hù)水封的唇口搭在軋輥或安裝在軋輥的過(guò)渡件上形成動(dòng)密封。防護(hù)水封可采用整圈結(jié)構(gòu)或大半圈結(jié)構(gòu)，唇口可采用單唇或多唇的形式，唇口可搭接在軋輥軸肩的端面或柱面上，具體結(jié)構(gòu)視實(shí)際工況而定。

圖3 DF型密封結(jié)構(gòu)的防水改進(jìn)1-防護(hù)水封;2-鋼帶;3-密封蓋;4-水封;5-軋輥;6-陶瓷環(huán)

4.2 增加陶瓷環(huán)

為了減緩水封和防護(hù)水封唇口的磨損速度，在軋輥上安裝一陶瓷環(huán)，如圖3所示。陶瓷環(huán)是一個(gè)金屬的法蘭，在與水封唇口的貼合位置噴涂陶瓷層，由于陶瓷層具有耐磨、耐腐蝕的特點(diǎn)，同時(shí)表面又光滑，對(duì)與之接觸摩擦的橡膠唇口有很好的保護(hù)作用。

陶瓷環(huán)通過(guò)螺釘安裝在軋輥上，斷面形狀可根據(jù)實(shí)際需要靈活設(shè)計(jì)。陶瓷環(huán)也可鑲嵌在軋輥內(nèi)，以確保V形水封有足夠的安裝空間，又有利于陶瓷環(huán)的徑向定位。

4.3 涂抹防水密封膠

軋機(jī)運(yùn)行環(huán)境比較苛刻，安裝在軸承座上的密封蓋銹蝕以后容易引起靜密封失效，為了確保密封蓋與軸承座之間密封的可靠性，安裝密封蓋時(shí)除了使用O型密封圈，還應(yīng)在密封蓋與軸承座之間涂抹防水密封膠，安裝固定螺釘時(shí)，也帶密封膠安裝，這樣可以有效地阻止冷卻水進(jìn)入安裝孔及縫隙，增強(qiáng)對(duì)密封蓋的防護(hù)能力。同樣，在安裝陶瓷環(huán)時(shí)，也應(yīng)涂抹防水密封膠，以防止冷卻水沿縫隙進(jìn)入到密封結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

5 實(shí)施效果

通過(guò)在吉林建龍、寧波鋼鐵、新余鋼廠等國(guó)內(nèi)多家鋼企對(duì)以上改善措施的實(shí)施，充分驗(yàn)證了改善措施的顯著效果。油膜軸承的進(jìn)水量大大減少，潤(rùn)滑油的乳化程度顯著降低，油質(zhì)狀況良好，油耗降低，平均每年每條生產(chǎn)線節(jié)省油脂費(fèi)用10萬(wàn)元以上，同時(shí)水封的使用壽命大大提高，由原來(lái)的3個(gè)月提高到6個(gè)月以上，平均每年每條生產(chǎn)線節(jié)省備件費(fèi)用10萬(wàn)元以上，既節(jié)約了煉鋼成本，又減輕了勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，改進(jìn)技術(shù)值得全面推廣。

6 結(jié)語(yǔ)

影響軋機(jī)油膜軸承漏油進(jìn)水問(wèn)題的因素有很多，本文所述的技改措施在密封結(jié)構(gòu)外圍防水問(wèn)題上有的放矢，并取得了顯著效果。油膜軸承密封問(wèn)題是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題，在長(zhǎng)期的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐中還需要不斷的分析、總結(jié)和改進(jìn)，使油膜軸承密封技術(shù)不斷提高。