螺桿變幅機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑系統(tǒng)的優(yōu)化

徐萍

（中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200090）

螺桿傳動(dòng)型式的變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于門座起重機(jī)，這種螺桿傳動(dòng)副，通常都由螺母驅(qū)動(dòng)螺桿，推動(dòng)臂架實(shí)現(xiàn)變幅。由于螺桿與螺母間為滑動(dòng)摩擦，且載荷相對(duì)較大（螺桿軸向力最大時(shí)近1000kN），極易出現(xiàn)磨損和發(fā)熱，為保證機(jī)構(gòu)的可靠運(yùn)行，通常都需配備一套稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)，因此，在該類型變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，須特別注重螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副的潤(rùn)滑和密封。

在實(shí)際使用中，螺桿變幅機(jī)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生潤(rùn)滑油泄漏或潤(rùn)滑不良的現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)運(yùn)行不平穩(wěn)，甚至螺母、螺桿磨損報(bào)廢等問題。因此，有必要對(duì)螺桿變幅機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化的目標(biāo)是減少潤(rùn)滑系統(tǒng)漏油，提高潤(rùn)滑效果，保障螺桿壽命，降低用戶維護(hù)成本。

圖1 螺桿變幅機(jī)構(gòu)的整體布置圖

1 現(xiàn)狀調(diào)查

通過現(xiàn)場(chǎng)走訪以及用戶反饋等途徑，發(fā)現(xiàn)螺桿變幅機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑系統(tǒng)現(xiàn)存的主要問題為：螺桿變幅機(jī)構(gòu)的減速器低速軸處漏油、齒輪罩殼漏油、伸縮套漏油、螺桿和螺母磨損。

圖2 減速器低速軸處罩殼漏油

圖3 伸縮套漏油

2 原因分析

對(duì)于螺桿變幅機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)的漏油問題，筆者著重從“設(shè)計(jì)”“安裝”“使用維護(hù)”三個(gè)方面找出影響因素：

（1）“設(shè)計(jì)”的因素。為保證潤(rùn)滑油的回油速度，變幅機(jī)構(gòu)螺桿在各個(gè)幅度均保持頭部上揚(yáng)?；赜凸苈凡贾迷邶X輪罩殼的底部、尾罩和機(jī)座殼的末端這幾個(gè)容易積油的部位，而前部伸縮套處沒有設(shè)置回油管路。因此,潤(rùn)滑油隨螺桿的伸縮運(yùn)動(dòng)滲入伸縮套后無法自行排出，一旦螺桿縮回，未排出的潤(rùn)滑油就從伸縮套的密封圈處被壓出，造成漏油。螺桿變幅機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑點(diǎn)有一路布置在小齒輪頂部，潤(rùn)滑油經(jīng)過小齒輪、大齒輪后，由齒輪罩殼下方的回油管回到油箱；另一路布置在前后螺母之間，潤(rùn)滑油通過螺母和螺桿之間的油孔和間隙流出后回到油箱中。此處，螺母油孔的布置和潤(rùn)滑油流量直接關(guān)系到螺母與螺桿的潤(rùn)滑效果。齒輪罩殼上部直接安裝在減速器低速軸端蓋上，由于減速器在變幅過程中處于不停擺動(dòng)的狀態(tài)，底腳固定不可靠極易導(dǎo)致減速器竄動(dòng)，從而引起罩殼變形，罩殼結(jié)合面處由于貼合不緊密而出現(xiàn)滲漏。

（2）“安裝”的因素。機(jī)構(gòu)安裝時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)減速器底腳安裝螺栓預(yù)緊力不足的情況，使得減速器固定不可靠；管路轉(zhuǎn)向處未使用彎頭，且回油軟管安放位置不佳，從而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)回油軟管被擠扁而回油不暢。

（3）“使用維護(hù)”的因素。當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓設(shè)定過高時(shí)，潤(rùn)滑油進(jìn)油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于回油量，導(dǎo)致罩殼內(nèi)積油過多而滲漏；而油壓設(shè)定過低時(shí)，則油量不足影響潤(rùn)滑效果。由于潤(rùn)滑系統(tǒng)安裝在室外，極易有雨水滲入，油品容易變質(zhì)，需定期及時(shí)更換潤(rùn)滑油，否則，影響潤(rùn)滑效果。通過對(duì)以上各項(xiàng)因素分析，筆者認(rèn)為伸縮套內(nèi)積油、減速箱底腳固定不可靠、螺母油孔布置不合理、潤(rùn)滑油管路安裝布置不合理和潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓設(shè)定不正確是導(dǎo)致螺桿變幅機(jī)構(gòu)漏油、影響潤(rùn)滑效果的主要原因。

3 優(yōu)化措施

（1）伸縮套內(nèi)積油。為防止伸縮套內(nèi)積油，我們從進(jìn)和出兩個(gè)方面下手：設(shè)計(jì)了一套擋油裝置，來防止?jié)櫥脱芈輻U侵入伸縮套；在伸縮套處增設(shè)了一路回油管路，及時(shí)排出侵入的潤(rùn)滑油。

（2）減速箱底腳固定不可靠。在安裝減速器時(shí)，操作人員需根據(jù)供貨商要求打足減速器底腳安裝螺栓的預(yù)緊力；同時(shí)，增設(shè)減速器安裝定位塊，以保證減速器的固定可靠。

（3）螺母油孔布置不合理。優(yōu)化螺母潤(rùn)滑孔和油槽，保證螺桿螺母之間有充足的潤(rùn)滑油通過，避免螺桿、螺母直接磨損，提高螺桿與螺母的潤(rùn)滑效果。并設(shè)置潤(rùn)滑油液位計(jì)和觀察窗以便實(shí)時(shí)觀察潤(rùn)滑效果。

（4）潤(rùn)滑油管路安裝布置不合理。安裝時(shí)，軟管連接及改向處要求采用標(biāo)準(zhǔn)接頭和彎頭，并將管路布置在不會(huì)被擠壓的位置，以保證油管的暢通。

（5）潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓設(shè) 定不正確。復(fù)核潤(rùn)滑油壓力、流量，重新調(diào)試、設(shè)定油壓值，以取得最佳油壓值，從而改善潤(rùn)滑條件。

4 優(yōu)化效果

經(jīng)改進(jìn)后，螺桿變幅機(jī)構(gòu)的電機(jī)電流和電機(jī)扭矩值明顯下降，如表1 所示。

圖4 改進(jìn)后的潤(rùn)滑管路布置

螺桿變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)電流和扭矩?cái)?shù)值的下降，說明優(yōu)化后起重機(jī)變幅作業(yè)的運(yùn)行阻力減小了，進(jìn)而表明潤(rùn)滑效果得到了提高。另一方面，螺桿變幅機(jī)構(gòu)經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，其潤(rùn)滑系統(tǒng)未發(fā)生明顯漏油現(xiàn)象?？梢姡敬蝺?yōu)化達(dá)到了良好的效果。

5 結(jié)語

通過本次系統(tǒng)優(yōu)化，解決了以往用戶反饋的螺桿變幅機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油泄漏問題，并提高了螺桿螺母的潤(rùn)滑效果，保證了機(jī)構(gòu)的可靠運(yùn)行。本次的優(yōu)化還存在一定的不足之處，在今后的設(shè)計(jì)中，本人將繼續(xù)跟蹤改進(jìn)效果，完善優(yōu)化方案，與時(shí)俱進(jìn)，不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

表1