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高線吐絲機油封改進設計

2012-07-11

作者：徐紀成
（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，采取增加壓環鍍層厚度、將骨架油封改為雙唇結構、改進骨架油封尺寸和材料的措施后，解決了問題。
　　關鍵詞：密封；吐絲機；結構；材料
　　1　前言
　　江陰華西鋼鐵公司高線廠在生產中曾發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，一天內也很快達到報警壓差值。經檢查，發現吐絲機機箱內底部有一層黑色鐵屑。將吐絲機下線維修發現，兩個骨架油封已壞，更換后重新上機，不久又出現同樣問題。給生產帶來較大影響。
　　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個骨架油封與壓環之間組成的密封。壓環壓住軸承的內圈并隨空心軸一起作高速運轉，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，壓環的內徑尺寸為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，而骨架油封發生失效），鐵屑就會隨著該處軸承的回油流向吐絲機機箱內，Z后流入稀油站。骨架油封的失效是由于骨架油封與壓環間存在相對高速轉動，導致壓環摩擦出較深的溝槽，或者導致骨架油封燒損、變形等，從而造成該處密封失效。從骨架油封的結構、材料和裝配方面分析，主要有3個原因造成其非正常失效：一是壓環上Cr2O3鍍層太薄，鍍層結構設計不合理。二是骨架油封的材料、設計尺寸、結構等不合理；三是裝配不正確。
　　3　改進措施   
　　3.1 壓環的改進      
　　原設計壓環的鍍層厚為0.10mm，直接鍍在壓環表面，鍍層既薄又易脫落，極易造成壓環被磨出溝槽及骨架油封的燒損。據此對壓環鍍層的結構作了改進，如圖2所示。壓環電鍍前，先在壓環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   
　　針對骨架油封在尺寸、結構和材料方面存在的問題，進行了3項改進：
　　（1）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尺寸為Φ130-0.063mm，骨架油封與壓環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，將骨架油封的內徑設計為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下)。
　　（2）結構。一方面將骨架油封改成帶1個副唇的結構，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下的長度，使其比骨架油封的內徑略大，即彈簧在骨架油封未與壓環配合時處于相對較松的狀態，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。
　　（3）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
　　裝配時須將壓環的偏心量控制在0.10mm以內，以保證壓環與空心軸的同軸度。另外，骨架油封與壓環裝配時，要邊轉動吐絲頭，邊將骨架油封均勻地壓至壓環上，以免損傷骨架油封。
　　4　結語
　　采用上述措施后，壓環的壽命有較大提高，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到了正常值，降低了備件消耗，取得了很好的經濟效益。

來源：《軋鋼》　2007年01期