熱鋸機主軸軸承潤滑方式改進

劉昌魁 崔瑞輝 李勇

摘 要：分析了熱鋸機主軸軸承故障率較高的原因，根據使用要求及使用環境重新選擇了潤滑劑，并對軸承座及主軸箱結構簡化改進，根治了熱鋸機主軸軸承損壞頻繁的頑癥。

關鍵詞： 熱鋸機 主軸軸承 潤滑方式 結構 改進

1.問題的提出：

中軋車間是特鋼廠主要生產棒材生產車間，熱鋸機為熱鋸圓鋼生產中的關鍵設備，由于熱鋸機故障率高，成為制約軋鋼生產的瓶頸。

中軋車間熱鋸機主軸軸承潤滑方式采用L-AN46全損耗系統用油（原50#機械油）油池油浴潤滑，機械油對軸承潤滑效果良好，但是潤滑油泄漏嚴重，每個生產班次需要向主軸箱內加入一桶（12kg）潤滑油，年耗達12.96t。由于潤滑油泄漏較快，軸承得不到充分潤滑，容易損壞，還時常把主軸箱內的潤滑油引燃，導致故障停機達一個多小時。維修人員曾加強軸頭密封，對主軸箱體鑄造缺陷（裂紋、氣孔、沙眼等）多處焊補，但收效甚微。數年來熱鋸機主軸潤滑油高消耗及軸承損壞頻繁，一直成為制約生產的頑癥。

2.技術研究及措施：

2.1.潤滑油泄漏原因

熱鋸機加油穩定數小時后測得油位深度240mm。運行一個生產班次后油位深度為195 mm，軸承已嚴重缺油，且異常噪音很大，油位下降45 mm，軸承溫度達90℃，等值班人員加入一桶潤滑油后，軸承噪聲隨之消失。同樣方法觀測三次，結果基本相同。另外在一次停車檢修中，經過8h觀測，油位下降25 mm。主軸箱結構示意見圖1。

對以上觀測結果進行分析，發現潤滑油泄漏有兩種主要途徑：

2.1.1.一部分潤滑油沿軸封處泄漏。熱鋸鋸鋼工作過程為周期性往復急回運動，使得主軸箱內潤滑油油位波浪運動，而且波幅較大，導致潤滑油沿軸封縫隙泄漏。

2.1.2.另一部分潤滑油從主軸箱體砂眼、氣孔、裂紋等處滲漏。主軸箱為鑄鋼件，由于鑄造質量低劣，缺陷較多，為機油滲油提供了通道。按常規辦法加強軸頭密封及對箱體缺陷處多處焊補，均無明顯效果。

熱鋸往復急回工作方式及自身鑄造缺陷，使得主軸軸承潤滑方式及軸承座體結構均不能與之適應。所以才考慮到提高潤滑劑的粘稠度，同時改變軸承座體結構來解決機油泄漏問題。

2.2.技術分析

先做理論數據分析，找出理論依據，選擇合適替代潤滑劑。

主軸額定空載轉速 n=1480 r/min。

主軸裝配三套單列向心球軸承，型號324。

軸承內徑d=24×5mm=120mm

則軸承dn值=1480×120=177600

潤滑脂的許用DN值：[dn]=160000

軸承受鋸切沖擊負荷時，取dn值系數=0.85

因主軸軸承在工作中所收負荷為周期性多變的沖擊負荷，

所以軸承工作實際dn值=177600×0.85=150960<160000

根據以上理論分析計算，確定主軸軸承可采用干油潤滑。同時可簡化軸承潤滑裝置和密封裝置結構。

熱鋸鋸鋼時，軸承副承受巨大的瞬時沖擊負荷，沖擊負荷能形成瞬時極大的壓強，且往復與間歇運動對油膜形成不利。如果潤滑劑粘度較小，則不易形成油膜，主軸箱在熱鋼持續烘烤下成為高溫區，使得潤滑油溫度升高而導致粘度變低，在一定程度上影響軸承使用壽命。干油潤滑可用在高壓、較高溫度下工作的摩擦表面，可以潤滑具有變動負荷、振動和沖擊的機械摩擦副。MoS2鋰基脂潤滑特性為：耐水，耐寒，耐高溫，化學安定性好，滴點170℃，針入度375（1/10）mm。

同時MoS2鋰基脂較低的摩擦因數，很好的吸附與楔入能力，粘度大且又很軟，在軸承受沖擊負荷時較機油容易形成油膜。經研究選用燕化集團天津潤滑油脂有限公司生產的“津脂”牌MoS2極壓鋰基脂。

2.3.技術措施

在分析之后，對軸承結構做了如下改動，見圖2所示。

2.3.1.在用兩軸承座沒有透蓋一側加工環形槽，便于和軸承透蓋配合安裝定位。

2.3.2.把加工好的兩軸承座一側透蓋在主軸裝配時裝到軸上。

2.3.3. 把裝配完好的熱鋸主軸吊裝到位，使對應軸承卡入相應兩軸承座內，把兩軸承透蓋卡入座內環形槽中。

2.3.4. 軸承座內加入適量MoS2極壓鋰基脂，使軸承滾動體及保持架充滿，然后蓋好軸承座上蓋，把螺栓緊固。

2.3.5.把原有主軸箱大蓋去掉，便于觀察點檢及緊固螺栓等。

初步計算潤滑脂更換時間

t=（105×106/kn×d0.5）-6d=5760

式中 t—潤滑脂的平均使用時間，單位為h；

n—轉速，1480r/min；

d—軸承內徑，120mm；

k—軸承直徑系列常數中系列，為1。

2.4.使用效果

主軸軸承潤滑改用MoS2極壓鋰基脂后，座體上蓋溫度（夏天）最高達到80℃，運行一段時間后穩定在50℃。主軸運行非常平穩。使用到8個月仍未損壞，為了不造成故障停機，暫定為8個月更換新軸承及潤滑脂。同時簡化了軸承密封結構，便于檢查維護。

3.結論

經過該項革新可證明，在軸回轉精度要求不是很高的場合，“津脂”牌MoS2極壓鋰基脂完全可以替代普通潤滑油，在使用環境較為惡劣，間歇性強沖擊變動負荷的場合，MoS2極壓鋰基脂使用效果超過普通潤滑油，同時軸承密封結構可大大簡化。使用與熱鋸機相同或相似設備的讀者可借鑒參考。

參考文獻：

[1]機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會編。機械工程手冊，第6卷、第12卷。北京：機械工業出版社，1982

[2]機械設計手冊中冊。機械傳動。化學工業出版社，1970

作者簡介：

劉昌魁， 男， （1987.6.13-） 職務：助理工程師.

崔瑞輝 （1986.9-） 職務：技師.

李勇 （1973.2-）職務：助理技師.