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高線吐絲機油封改進(jìn)設(shè)計

2012-07-11

作者：徐紀(jì)成
（江陰華西鋼鐵公司高線廠）
　　摘　要：分析了吐絲機稀油站濾芯壓差報警的原因，采取增加壓環(huán)鍍層厚度、將骨架油封改為雙唇結(jié)構(gòu)、改進(jìn)骨架油封尺寸和材料的措施后，解決了問題。
　　關(guān)鍵詞：密封；吐絲機；結(jié)構(gòu)；材料
　　1　前言
　　江陰華西鋼鐵公司高線廠在生產(chǎn)中曾發(fā)生吐絲機稀油站因濾芯壓差非正常變大而報警的問題：吐絲機與精軋機共用一個稀油站，生產(chǎn)中該稀油站一直工作正常，突然，稀油站的濾芯壓差快速增大，然后油站報警，更換一組新濾芯后，一天內(nèi)也很快達(dá)到報警壓差值。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)吐絲機機箱內(nèi)底部有一層黑色鐵屑。將吐絲機下線維修發(fā)現(xiàn)，兩個骨架油封已壞，更換后重新上機，不久又出現(xiàn)同樣問題。給生產(chǎn)帶來較大影響。
　　2　故障原因分析
　　吐絲機的油封由2部分組成（見圖1）：一是裝在法蘭套上的V型端封與壓環(huán)之間組成的密封；二是裝在法蘭套上的2個骨架油封與壓環(huán)之間組成的密封。壓環(huán)壓住軸承的內(nèi)圈并隨空心軸一起作高速運轉(zhuǎn)，這兩處的密封件均緊密配裝在法蘭套上，屬動密封。
　　線材在穿過吐絲機的引導(dǎo)套、法蘭套、空心軸、吐絲管等零部件的過程中會被剝落大量的氧化鐵皮。為此，在吐絲機入口端設(shè)計有壓縮空氣的接口，利用壓縮空氣將氧化鐵皮吹掃掉，但由于吐絲機內(nèi)部有間隙存在，部分壓縮空氣會沿著圖1中箭頭的方向反向吹回（見圖1中局部放大圖）。圖1中，壓環(huán)的內(nèi)徑尺寸為Φ110E9mm，而法蘭套上該配合部分的尺寸為Φ109h11mm，二者之間有1.072～1.379mm的配合間隙，被反向壓縮空氣帶回的鐵屑會通過該間隙一直吹到骨架油封處，如果該處的骨架油封失效（幾次事故后的檢查表明，V型端封均完好，而骨架油封發(fā)生失效），鐵屑就會隨著該處軸承的回油流向吐絲機機箱內(nèi)，Z后流入稀油站。骨架油封的失效是由于骨架油封與壓環(huán)間存在相對高速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致壓環(huán)摩擦出較深的溝槽，或者導(dǎo)致骨架油封燒損、變形等，從而造成該處密封失效。從骨架油封的結(jié)構(gòu)、材料和裝配方面分析，主要有3個原因造成其非正常失效：一是壓環(huán)上Cr2O3鍍層太薄，鍍層結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。二是骨架油封的材料、設(shè)計尺寸、結(jié)構(gòu)等不合理；三是裝配不正確。
　　3　改進(jìn)措施   
　　3.1 壓環(huán)的改進(jìn)      
　　原設(shè)計壓環(huán)的鍍層厚為0.10mm，直接鍍在壓環(huán)表面，鍍層既薄又易脫落，極易造成壓環(huán)被磨出溝槽及骨架油封的燒損。據(jù)此對壓環(huán)鍍層的結(jié)構(gòu)作了改進(jìn)，如圖2所示。壓環(huán)電鍍前，先在壓環(huán)的鍍層位置車出一個0.50mm深的溝槽，然后再鍍Cr2O3，鍍好后再精磨外圓面。這樣能使鍍層較厚，工作時始終是Cr2O3鍍層與骨架油封摩擦，同時在壓環(huán)精磨外圓面時又不會引起鍍層的脫落，效果很好。 
　　3.2骨架油封的改進(jìn)   
　　針對骨架油封在尺寸、結(jié)構(gòu)和材料方面存在的問題，進(jìn)行了3項改進(jìn)：
　?。?）尺寸。骨架油封原尺寸為Φ130mm×Φ160mm×15mm，而與骨架油封相配合的壓環(huán)尺寸為Φ130-0.063mm，骨架油封與壓環(huán)間沒有一定的唇口過盈量，因此在使用一段時間后容易失效。為此，將骨架油封的內(nèi)徑設(shè)計為Φ128mm，使骨架油封有了2mm的唇口過盈量(在未裝彈簧的自由狀態(tài)下)。
　　（2）結(jié)構(gòu)。一方面將骨架油封改成帶1個副唇的結(jié)構(gòu)，以增加密封效果，見圖3；另一方面，稍微增大彈簧在自由狀態(tài)下的長度，使其比骨架油封的內(nèi)徑略大，即彈簧在骨架油封未與壓環(huán)配合時處于相對較松的狀態(tài)，而工作時彈簧恰好被拉長2％～3%，選用Φ0.5mm簧絲，彈簧中徑為Φ2.0mm，以保證彈簧具有合適的硬度。
　?。?）材料。將原來的丁晴膠改成氟膠，以改善其耐高速和耐高溫性。
　　3.3密封部分的裝配
　　裝配時須將壓環(huán)的偏心量控制在0.10mm以內(nèi)，以保證壓環(huán)與空心軸的同軸度。另外，骨架油封與壓環(huán)裝配時，要邊轉(zhuǎn)動吐絲頭，邊將骨架油封均勻地壓至壓環(huán)上，以免損傷骨架油封。
　　4　結(jié)語
　　采用上述措施后，壓環(huán)的壽命有較大提高，而且可二次使用；密封件基本使用1年左右；稀油站的濾芯壽命達(dá)到了正常值，降低了備件消耗，取得了很好的經(jīng)濟效益。

來源：《軋鋼》　2007年01期