軋機減速機潤滑系統常見問題及解決方法

? ? ? 某450mm軋機減速機高速軸在投入使用僅六個月即發生軸承燒毀事故,此后又多次發生軸承燒毀。起初以為軸承質量問題,但更換新軸承后不久又發生該類問題,此次不僅軸承燒毀,而且燒毀的軸承破碎,使軸承滾動體墜人齒輪嚙合部位,造成部分齒輪打齒的嚴重事故。 ? ? ??為此重新進行了軸承的受力及壽命計算,其使用壽命均在5萬小時以上,理論分析不應出現問題。至此,設計人員改變思路,從潤滑方面找原因,最終使問題得到了解決。 ? ? ??一、潤滑油變質引發的問題 ? ? ??1、潤滑系統是否有效發揮作用,是保證減速機正常運行的關鍵點之一,如果潤滑油質的品質降低,無法實現潤滑作用,將導致機械零件加速磨損、發熱,產生裂紋,如長時間得不到潤滑,則造成零件斷裂的嚴重事故。 ? ? ??具體到軋機減速機潤滑系統,其工作是否正常也同樣影響減速機的使用壽命。諸如軸承發熱,甚至燒毀,齒輪點蝕、膠合甚至斷齒,輸入軸、輸出軸軸端漏油,減速機發熱等均與減速機潤滑系統密切相關。而潤滑系統是否正常工作又受到諸多因素的制約,如設計、計算、潤滑油選擇及更換、元件選擇、零部件制造及安裝和清洗等。因此,從以下幾方面對減速機的潤滑系統進行分析。 ? ? ??首先,檢查設計結構。 ? ? ??從潤滑管路的布置、進油口的直徑來看均不存在問題。減速機的潤滑油量達70L/min,經計算證明其油量足夠。從損壞的軸承所處部位及損壞的情況看,其原因與潤滑油量不足或潤滑效果不好有關。從減速機進油口處壓力來看,約為0.1MPa。雖然略低,但仍在許可的范圍之內,因此還不是主要問題。 ? ? ??其次,由于軸承所處位置較遠且偏高,軸承座上軸承部位潤滑油進油口處還有直徑~3rnm的節流堵,所以壓力偏低時,軸承供油量相對減少。由此對軸承損壞造成一定的影響,有可能產生局部發熱現象,但不至于造成軸承燒毀的嚴重后果。該批次相同結構的多臺減速機在其他鋼廠相同工況下均未出現這種故障。 ? ? ??經分析認為:在硬件結構相同的情況下,只有各家的潤滑油及日常維護存在差異。經現場觀察發現,潤滑油顏色呈乳白色,已嚴重乳化。由SKF公司現場取樣,委托專業檢測機構進行檢測,檢測結果證實,潤滑油確已變質,這應該是造成軸承損壞的主要原因。檢測結果見圖: ? ? ??由于高速軸轉速較高,且在減速機中的位置又偏高偏遠。在潤滑油變質、油量偏小的情況下,軸承內部滾動體與滾道之間很難形成有效的潤滑油膜,軸承滾動體與滾道之間局部直接發生金屬摩擦,產生熱量。與此同時,又由于此部位當時潤滑油量偏少,不能及時將軸承摩擦所產生熱量帶走,隨著時間的推移,必然導致軸承提前失效。 ? ? ??2、因潤滑油變質,還導致齒輪間所形成的油膜強度降低,造成個別齒輪局部出現點蝕現象,特別是此軋制線上立式減速機中的螺旋傘齒輪表現尤為突出。因此,只有及時更換合格的潤滑油,并保證有足夠的潤滑油量才能避免軸承和齒輪損壞。該減速機齒輪部位潤滑油噴嘴偏大,有大量潤滑油從此噴出,系統壓力下降,也是導致軸承部位潤滑油量偏少的原因之一。 ? ? ??二、潤滑油用量問題 ? ? ??潤滑油量不足導致的軸承發熱或燒毀我公司為某鋼廠設計、制造的棒材第16架、18架平立可換軋機聯合減速機,曾出現輸入軸軸承及輸出軸自由端軸承發熱問題。此減速機縱向尺寸較大,作為平軋機使用時,此減速機處于直立狀態,輸入軸位置很高,達到2908mm(見圖3,順時針旋轉90度即為直立狀態),此時輸入軸軸承發熱。作為立式軋機使用時,此減速機又處于水平位置,但減速機內的齒輪件及軸承均處于垂直工作狀態,圖3所示即為此時工作狀態,此時,輸出軸自由端(下端)軸承發熱。 ? ? ??經現場檢查和設計分析,有以下兩個問題需要找尋發生的原因。 ? ? ??(1)在輸入軸上,只因在直立狀態時所處位置較高,軸承發熱,而在水平位置時軸承不發熱。 ? ? ??(2)在輸出軸上,上端(定位端)、下端(自由端)軸承均為雙列圓錐滾子軸承。下端軸承僅承受徑向力,載荷較上端軸承為小,在減速饑處于直 扶態時,即軸承處于水平工作位置時卻發熱。在減速棚友 于水平狀態時,即軸承處于垂直工作位置時卻不發熱。上端軸承即定位端軸承,既受軸向力,同時又受徑向力,當量載荷較大,在直立和水平兩種工作狀態卻均不發熱。 ? ? ??經分析認為,軸承發熱后仍能正常工作,證明有潤滑油,但油量不足。工作中潤滑油只是對軸承起到潤滑作用,而未及時將軸承在工作時所產生的熱量帶走,特別是所處位置最高、轉速也高的輸^軸上的軸承尤為明顯。此問題應為潤滑油量不足所致。 ? ? ??經過多次分析、檢查,未發現加工、裝配及潤滑管路等硬件方面存在問題,但發現多處軸承不同程度地出現供油量偏少問題。導致供油量偏少的原因有兩種:一種是進油量不足,另一種是進油量足夠,但有大量的油泄漏,導致系統壓力降低,從而影響軸承的供油量。 ? ? ??通過以上問題的解決,從中發現潤滑油量的計算、潤滑元件的選取對減速機潤滑系統影響很大。減速機潤滑油量選擇過少,影響潤滑和冷卻,選擇過大,造成整條線總的潤滑油量增加,加大潤滑油站的容量,造成浪費。 ? ? ??因此,綜合多年設計經驗認為以下這種潤滑油量計算方法切實可行。 ? ? ??三、潤滑油量的計算方法 ? ? ??減速機潤滑油量的計算分兩部分,一部分為齒輪傳動等損耗功率所需潤滑及冷卻油量,另一部分為軸承潤滑及冷卻所需潤滑油量。下面以我公司為某鋼廠制造的Φ750mm軋機1H減速機為例加以介紹。 該減速機的傳遞功率N=550kw,傳動級數n=5,軸承型號、尺寸及用油量,見下表。 ? ? ??(1)齒輪部分損耗功率發熱及潤滑所需潤滑油量 ? ? ??Q 的計算: ? ? ??QI=N×(1—ηn)x860/(△txyxCx60) ? ? ??=54.201 L/min ? ? ??(1)式中: ? ? ??1kWh=860kcal ? ? ??η一單級傳動效率,磨齒齒輪按η=0.995; ? ? ??Y—油的比重,y=0.9kg/L; ? ? ? C—油的比熱,C=0.4kcal/kg·℃; ? ? ?△t—進出油口溫差,△t=10℃。 ? ? ??(2)軸承部分潤滑及冷卻所需潤滑油量 ? ? ??每個軸承所需油量Q:計算如下: ? ? ??Q2=0.5xDxB(L/min) ? ? ???(2)式中: ? ? ? D—承外徑,mm; ? ? ??B一軸承寬度,mm。 ? ? ??(3)兩部分合計總用油量為: ? ? ??QΣ=Q1+Q2 ? ? ??= 91.929 L/min ? ? ??(4)為保險起見,根據經驗向上圓整至100L/min。經對比,與意大利POMINI公司該型號減速機原圖紙所標潤滑油量一致。我們依據此方法選取Φ550mm、Φ450mm、Φ350mm等軋機減速機與國外同型號減速機進行計算比對,基本與國外減速機標注潤滑油量一致。因此,多年來所設計的近二十條線軋機減速機的潤滑油量均照此方法計算,結果所有減速機的運行一直良好。 ? ? ??四、主要潤滑元件的選取 ? ? ??若潤滑油量、潤滑油牌號已確定,那么潤滑元件的類型、型號規格的正確選取是保證潤滑質量的重要前提。 ? ? ??(1)濾油網:一般軋機減速機采用集中強制潤滑。潤滑站有濾油網,但對于要求較嚴的減速機,應在每臺減速機進油口處再增加一個管式過濾器。 ? ? ??(2)壓力表:應選用帶電節點耐震壓力表,以保證抵抗軋制工作中的震動。非耐震壓力表不適合此工作場合。 ? ? ??(3)噴油嘴:噴油嘴的型號選擇至關重要。噴油嘴看似是一個很小的零件,但由于型號眾多,稍有不慎,選擇型號不當,就容易造成不必要的損失。一般根據齒輪寬度來布置噴油嘴的數量。棒線材軋機減速機一般選取PZ6050B1型即可,板軋機等大型軋機減速機可適當選大一些的型號。通常,軸承潤滑進油口處應設有 Φ2.5~Φ3mm的節流孔。通過合適的噴油嘴和軸承潤滑節流堵,來保證建立起潤滑系統相應的工作壓力。 ? ? ??(4)油流信號器。油流信號器的流量范圍、監測范圍,以及接口尺寸要與減速機的潤滑系統流量相匹配。國外進口或引進技術生產的產品,能夠顯示出具體流量。 ? ? ??五、結論 ? ? ??潤滑部分在齒輪傳動方面的作用,看似是一個輔助系統,其作用足可以影響整個齒輪箱的使用壽命。只有正確設計潤滑系統,選擇合適的潤滑元件、潤滑油牌號、合理地確定流量,定期檢測及更換潤滑油就可以保證齒輪及軸承的正常運轉。

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