鋼管飛鋸鋸車潤滑不足的改進

張 春，李 超，吳風春

(衡水京華制管有限公司，河北 衡水 053000)

自20世紀80年代至今，世界各國的鋼管生產都有了很大的發展，產量都在不斷的增加。隨著我國國民經濟建設的迅速發展，鋼管的生產技術也得到了迅猛的發展。焊接鋼管生產工藝簡單，生產效率高，設備投資少，可適應各種型號規格的生產，因而發展迅速，得到越來越廣泛的應用。

1 焊接鋼管生產工藝

焊接鋼管的一般生產工藝為：鋼帶→開卷→矯平→剪切→對焊→活套儲料→滾壓成型→高頻焊接→去除焊疤→定徑→超聲波探傷→中頻退火→鋸切→矯直→平頭、倒角→水壓試驗→成品檢驗。在鋼管生產機組上，管件是按照設定速度勻速運動的，在鋸切工序前鋸車相對機組是靜止的。當鋼管達到設定長度時，鋸車的夾緊裝置將鋼管夾緊，驅動機構驅動鋸車跟隨鋼管一起運動并進行鋸切工序，直到鋸切作業完成。當飛鋸的鋸切工序完成后，驅動裝置帶動鋸車回至初始位置。鋸車的往復運動通過鋸車底部的齒條和固定安裝在機組床身系統上的齒輪的相對運動來實現。

2 潤滑不足的現狀

在目前的飛鋸鋸車齒輪、齒條傳動系統中，齒輪與齒條之間的潤滑大多是依靠人工定期涂抹潤滑脂來實現的。人工定期涂抹潤滑脂費工費時，而且飛鋸鋸車工作條件復雜，齒輪、齒條接觸面之間濕度大且灰分較多，油脂難以長時間粘附，鋸車長時間往復運動使齒輪、齒條承受沖擊力大，一旦潤滑脂脫落或者涂抹不及時，齒輪與齒條直接接觸，進行干摩擦，這樣不但會增加設備的運動阻力，造成能源的浪費，增加運營成本；而且還會加劇齒輪與齒條的磨損。頻繁的維護與更換齒輪、齒條大大的增加了生產成本，降低了生產效率[1-2]。技術改進之前，平均每2～3個月更換1次齒輪，每5～6個月更換1次齒條；而每次更換齒輪需要2～3人工作2～3 h，更換齒條需要2～3人工作3～4 h，而整套齒輪、齒條的更換則需要3～4人工作5～6 h。按現在的市場價格計算，1個齒輪價格為300～500元，1個齒條價格為2 500～3 000元，除去人工費，每年的備件更換費用就要消耗5 000～6 000元，這還不包括平常修理費用和因更換部件而停車帶來的產量影響。因此，解決齒輪、齒條潤滑不良的狀況，是各個鋼管生產企業亟待解決的技術難題。

3 潤滑機構的改進

3.1 技術改進

3.1.1 注油系統的改進

齒輪齒條潤滑示意圖如圖1所示。飛鋸鋸車驅動系統根據鋸車實際的工作需要控制齒輪的旋轉方向與旋轉速度，從而帶動齒條做符合實際工作需要的往復運動。

圖1 齒輪齒條潤滑示意圖

本次技術改進是利用注油油泵對固定在機架床身上的齒輪齒面進行定時、定量的噴射潤滑油，從而使潤滑油粘附在齒輪齒面上；齒輪旋轉，齒條與齒輪同時運動，使齒條齒面同樣粘附上潤滑油；摩擦面粘附上足量的潤滑油，建立起潤滑油膜，從而使二者之間的潤滑得到有效的改善。油泵裝置的供電線路直接與鋸車的供電單元相連接，即鋸車供電，供油裝置開始計時、噴射潤滑油。在齒條的兩邊加焊2個防塵板，以防止水及灰塵的侵入。最后在機組床身上的齒輪下部，設置1個接油盒，定期對接油盒內的油污進行處理，以防止剩余的潤滑油污染車間環境。

本次技術改進所使用注油油泵為DE2232—1.5L—10KG型齒輪油泵。該油泵通過其內部計時元件對油泵的注油時間、間歇時間進行控制：供油時間可設定為1～120 s，間歇時間可設定為1～120 min，供油壓力可通過控制調壓閥調節為0.3～1.0 MPa，流量為130～200 mL/min；且油泵設有低油位報警，當油位不足時可提前發出報警并停泵。為達到良好的潤滑效果又不會造成資源浪費，本文將供油時間設置為20 s，供油間歇時間設置為40 min，供油壓力設置為0.4 MPa。另外，供油時間、間歇時間以及供油壓力還可以根據環境的變化(如季節變化)進行調節。

齒輪泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵。由2個齒輪、泵體與前后蓋組成2個封閉空間，當齒輪轉動時，齒輪脫開側的空間的體積從小變大，形成真空，將液體吸入，齒輪嚙合側的空間的體積從大變小，而將液體擠入管路中去。吸入腔與排出腔是靠2個齒輪的嚙合線來隔開的。齒輪泵的排出口的壓力完全取決于泵出口處阻力的大小[3]。本次技術改進所使用的油泵操作簡單，結構緊湊，體積小巧，維護方便，工作可靠，流量均勻連續，而且投資小、見效快，既能為摩擦面提供足量的潤滑油，又能避免過多的浪費資源。

3.1.2 齒輪、齒條材質選取的改進

目前，齒輪、齒條的材質多為45鋼，45鋼為優質碳素結構用鋼，易切削加工，但表面硬度較低，不耐磨[4]；而40Cr鋼中Cr在熱處理時可提高鋼的淬透性，淬火(或調質)處理后40Cr的強度、硬度和沖擊韌度等力學性能明顯比45鋼高。正火可促進40Cr鋼組織球化，改進毛坯的切削性能，當硬度為174～229 HBW時，相對切削加工性為60%。在550～570 ℃進行回火，40Cr鋼具有最佳的綜合力學性能。40Cr鋼經調質并高頻表面淬火后可用于制造具有表面硬度高及耐磨性好而沖擊不大的零件。40Cr鋼具有良好的低溫沖擊韌度和低的缺口敏感性，具有良好的綜合力學性能[5-6]。雖然40Cr鋼比45鋼市場價格稍高，但考慮到設備可靠性和生產的綜合效益，筆者選取了40Cr鋼為飛鋸鋸車齒輪、齒條的制作材料。

3.1.3 潤滑劑選取的改進

潤滑劑的選用原則應參照潤滑材料的性能、負荷大小及負荷特性、運動速度、工作溫度、周圍環境、摩擦副的結構特點與潤滑方式[7-8]。技術改進后，飛鋸鋸車齒輪、齒條材質均為40Cr。對齒輪、齒條的潤滑是采用噴淋潤滑油的方式。

綜合上述因素，本次技術改進選用工業齒輪油220為潤滑劑。工業齒輪油220運動粘度為189～242 mm2/s(40 ℃)，不但具有良好的抗磨、耐負荷性能和合適的黏度，而且具有良好的熱氧化安定性、抗泡性、水分離性能和防銹性能，可以防止齒面磨損、擦傷、燒結等，并延長其使用壽命，提高傳遞功率效率。該潤滑劑能夠完全勝任鋸車齒輪與齒條摩擦面的潤滑。

3.1.4 潤滑機構日常維護的改進

潤滑機構為鋸車提供了良好的潤滑，為了使潤滑機構工作平穩、可靠，應做好日常維護與保養。

1)齒輪油泵的維護保養。齒輪泵在使用過程中應經常檢查并且維修，在拆檢齒輪泵的過程中應小心謹慎，避免損壞設備零部件，并保存好每一個零部件，保持潔凈；對拆下的零部件進行詳細檢查，對齒輪做無損探傷，不允許存在裂紋，軸頸的圓錐度合格，表面不得有劃痕，端蓋、托架、泵體不得有明顯缺陷；組裝時調整好齒輪端面與端蓋、托架的軸向間隙(通過改變端蓋、托架與泵體之間的密封墊片的厚度來調整)；緊固端蓋螺栓時，應用力對稱均勻，邊緊邊盤動轉子，遇到轉子轉不動時，應松掉螺栓重緊；加填料或裝油封時，應邊緊壓蓋邊盤動轉子，且不可緊得過死。

2)電器及線路的維護保養。應經常檢查電源線、內接線、插頭、開關是否良好，絕緣電阻是否正常，刷尾座是否松動，換向器與電刷接觸良好，電樞繞組、定子繞組是否有斷路現象，軸承及轉動零件是否損壞等[9]。

3)注油管路的維護保養。本次技術改進所使用的注油管路為φ6 mm×0.8 mm紫銅管，銅管質地堅硬，不易腐蝕，且耐高溫、高壓，可在多種環境中使用。在日常生產過程中，應經常檢查潤滑裝置是否有跑、冒、滴、漏的現象，一旦發現有不良狀況，應及時修補或更換。應定期檢查儲油盒油位，如有需要應加注相應牌號的潤滑油。

3.2 潤滑改進的效果

通過技術改進，飛鋸鋸車齒輪、齒條的潤滑得到了有效的改善，具體表現如下：1)潤滑油起到吸熱、傳熱和散熱的冷卻作用，能使齒輪與齒條得到有效的冷卻，避免引起高溫；2)潤滑油在摩擦面間流過時，可沖洗掉齒輪、齒條表面固體微粒，保持摩擦面光潔；3)潤滑劑與接觸面形成密封，阻止水與固體粉塵的進入，保證接觸面內的清潔；4)油層可將沖擊、振動產生的機械能轉化為液壓能，起緩沖防震作用并可降低噪聲；5)外加的載荷通過油膜可以均勻地作用于摩擦面，即使局部出現干摩擦時，尚存的油膜仍能承擔其余載荷，可以使作用于摩擦點的載荷減輕很多；6)油層可以對齒輪、齒條金屬表面起一定的保護作用，防止產生銹蝕。通過此次技術改進，飛鋸鋸車齒輪、齒條得到了有效潤滑，減少了設備的磨損量，延長了設備的使用壽命，降低了二者之間的摩擦因數，減少了摩擦阻力、表面磨損及能量損失，使鋸車的往復運動運行更加平穩，進而使生產效率得以提高[10]。

4 結語

通過技術改進，飛鋸鋸車齒輪、齒條的潤滑得到了有效的改善，齒輪、齒條一年均未更換。將鋸車吊起，經檢測圓盤檢驗齒輪、齒條后發現，磨損量依然在齒輪精度的允許值范圍內，可以繼續使用。通過生產實踐飛鋸鋸車的使用可以證明，筆者所提出的技術改進是合理的，它能夠為齒輪、齒條提供充分的潤滑。

本次技術改進加強了飛鋸鋸車齒輪、齒條的潤滑，不僅減少了設備的磨損量，延長了設備的使用壽命；還減少了人工的工作量，降低了生產成本，提高了生產效益，避免了油污對環境的污染。

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