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齒輪箱高速軸發熱問題的解決
2013-08-02
宣建南 王淑娟 黃翔
（寶鋼集團常州冶金機械廠，常州市 213019）
（寶鋼集團常州冶金機械廠，常州市 213019）
摘 要：介紹了用一種特殊的油封結構解決齒輪箱高速軸發熱問題的具體方法，探討了骨架式油封所能承受的速度問題，并提出了設計非接觸式油封的注意事項及其優點。
關鍵詞：齒輪箱；油封；發熱；速度
1 問題的提出
骨架式油封是Z常用的一種密封裝置，但這種密封結構易受速度的限制，在速度較高、潤滑冷卻不充分時容易產生發熱現象。常冶廠今年上半年在裝配寶鋼酸洗項目中的卷取機齒輪箱在試車時發現齒輪箱高速軸產生發熱現象（圖1）。A處發熱Z為嚴重，具體數據見表1：
關鍵詞：齒輪箱；油封；發熱；速度
1 問題的提出
骨架式油封是Z常用的一種密封裝置，但這種密封結構易受速度的限制，在速度較高、潤滑冷卻不充分時容易產生發熱現象。常冶廠今年上半年在裝配寶鋼酸洗項目中的卷取機齒輪箱在試車時發現齒輪箱高速軸產生發熱現象（圖1）。A處發熱Z為嚴重，具體數據見表1：
2 發熱原因分析
控制密封的發熱常常考慮以下因素：
（1）密封圈材料；
（2）轉速；
（3）潤滑、冷卻情況；
（4）軸的粗糙度。
密封圈材料要有一定的強度和彈性，希望磨擦系數小而耐磨；與密封圈配合的軸頸應具有一定小的粗糙度，但過小的表面粗糙度反而不利于表面保存潤滑油，從而引起發熱。該卷取機密封圈為進口件，應無問題；轉速是必須達到的，無法改變；經檢查軸承處有潤滑油流出；那么似乎是軸套的表面粗糙度過大的原因。拆下軸套，研磨外圓，重新裝配后試車，發熱現象基本無改善。
經查有關資料，骨架式油封在潤滑、冷卻較為充分的情況下，適用的Z高線速度為12m/s，而該卷取機的試車線速度已達13.92m/s，已超過了適用的Z高線速度，而且軸承處雖有油流出，但能流到油封處起冷卻作用的潤滑油卻不多，這才是引起軸套發熱的真正原因。
3 解決方案
要想徹底解決該設備的發熱問題，有效的方案是采用非接觸式油封結構，消除磨擦現象，從而切斷熱源。采用了如圖2的油封結構：軸承蓋和軸套之間有1mm的間隙，對潤滑油改“堵”為“導”，先讓它出來，碰到甩油環后被甩到軸承蓋里的容腔中，再沿回油孔流回去（圖3）。該辦法既解決了發熱問題，又解決了泄漏問題。
控制密封的發熱常常考慮以下因素：
（1）密封圈材料；
（2）轉速；
（3）潤滑、冷卻情況；
（4）軸的粗糙度。
密封圈材料要有一定的強度和彈性，希望磨擦系數小而耐磨；與密封圈配合的軸頸應具有一定小的粗糙度，但過小的表面粗糙度反而不利于表面保存潤滑油，從而引起發熱。該卷取機密封圈為進口件，應無問題；轉速是必須達到的，無法改變；經檢查軸承處有潤滑油流出；那么似乎是軸套的表面粗糙度過大的原因。拆下軸套，研磨外圓，重新裝配后試車，發熱現象基本無改善。
經查有關資料，骨架式油封在潤滑、冷卻較為充分的情況下，適用的Z高線速度為12m/s，而該卷取機的試車線速度已達13.92m/s，已超過了適用的Z高線速度，而且軸承處雖有油流出，但能流到油封處起冷卻作用的潤滑油卻不多，這才是引起軸套發熱的真正原因。
3 解決方案
要想徹底解決該設備的發熱問題，有效的方案是采用非接觸式油封結構，消除磨擦現象，從而切斷熱源。采用了如圖2的油封結構：軸承蓋和軸套之間有1mm的間隙，對潤滑油改“堵”為“導”，先讓它出來，碰到甩油環后被甩到軸承蓋里的容腔中，再沿回油孔流回去（圖3）。該辦法既解決了發熱問題，又解決了泄漏問題。
4 實施效果
按以上方案實施后效果非常好。經測量A處的溫度幾乎等于室溫。由于有回油孔。故無泄漏，既簡化了設備管理，又節約了資金。
5 設計該油封的注意事項
設計該種油封時必須注意以下3點：
（1）軸承蓋必須做成剖分式，否則無法裝配；
（2）B必須大于A ，否則同樣無法裝配；
（3）軸承蓋剖分面裝配時必須涂一些密封膠，以增加密封效果。
按以上方案實施后效果非常好。經測量A處的溫度幾乎等于室溫。由于有回油孔。故無泄漏，既簡化了設備管理，又節約了資金。
5 設計該油封的注意事項
設計該種油封時必須注意以下3點：
（1）軸承蓋必須做成剖分式，否則無法裝配；
（2）B必須大于A ，否則同樣無法裝配；
（3）軸承蓋剖分面裝配時必須涂一些密封膠，以增加密封效果。
來源：《江蘇冶金》第30卷第4期 2002年7月
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