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轧机减速机润滑系统常见问题及解决方法

作者:
来源:
奥科宝
发布时间:
2020/06/29
【摘要】:
轧机减速机润滑系统常见问题及解决方法
      某450mm轧机减速机高速轴在投入使用仅六个月即发生轴承烧毁事故,此后又多次发生轴承烧毁。起初以为轴承质量问题,但更换新轴承后不久又发生该类问题,此次不仅轴承烧毁,而且烧毁的轴承破碎,使轴承滚动体坠人齿轮啮合部位,造成部分齿轮打齿的严重事故。       为此重新进行了轴承的受力及寿命计算,其使用寿命均在5万小时以上,理论分析不应出现问题。至此,设计人员改变思路,从润滑方面找原因,最终使问题得到了解决。       一、润滑油变质引发的问题       1、润滑系统是否有效发挥作用,是保证减速机正常运行的关键点之一,如果润滑油质的品质降低,无法实现润滑作用,将导致机械零件加速磨损、发热,产生裂纹,如长时间得不到润滑,则造成零件断裂的严重事故。       具体到轧机减速机润滑系统,其工作是否正常也同样影响减速机的使用寿命。诸如轴承发热,甚至烧毁,齿轮点蚀、胶合甚至断齿,输入轴、输出轴轴端漏油,减速机发热等均与减速机润滑系统密切相关。而润滑系统是否正常工作又受到诸多因素的制约,如设计、计算、润滑油选择及更换、元件选择、零部件制造及安装和清洗等。因此,从以下几方面对减速机的润滑系统进行分析。       首先,检查设计结构。       从润滑管路的布置、进油口的直径来看均不存在问题。减速机的润滑油量达70L/min,经计算证明其油量足够。从损坏的轴承所处部位及损坏的情况看,其原因与润滑油量不足或润滑效果不好有关。从减速机进油口处压力来看,约为0.1MPa。虽然略低,但仍在许可的范围之内,因此还不是主要问题。       其次,由于轴承所处位置较远且偏高,轴承座上轴承部位润滑油进油口处还有直径~3rnm的节流堵,所以压力偏低时,轴承供油量相对减少。由此对轴承损坏造成一定的影响,有可能产生局部发热现象,但不至于造成轴承烧毁的严重后果。该批次相同结构的多台减速机在其他钢厂相同工况下均未出现这种故障。       经分析认为:在硬件结构相同的情况下,只有各家的润滑油及日常维护存在差异。经现场观察发现,润滑油颜色呈乳白色,已严重乳化。由SKF公司现场取样,委托专业检测机构进行检测,检测结果证实,润滑油确已变质,这应该是造成轴承损坏的主要原因。检测结果见图:       由于高速轴转速较高,且在减速机中的位置又偏高偏远。在润滑油变质、油量偏小的情况下,轴承内部滚动体与滚道之间很难形成有效的润滑油膜,轴承滚动体与滚道之间局部直接发生金属摩擦,产生热量。与此同时,又由于此部位当时润滑油量偏少,不能及时将轴承摩擦所产生热量带走,随着时间的推移,必然导致轴承提前失效。       2、因润滑油变质,还导致齿轮间所形成的油膜强度降低,造成个别齿轮局部出现点蚀现象,特别是此轧制线上立式减速机中的螺旋伞齿轮表现尤为突出。因此,只有及时更换合格的润滑油,并保证有足够的润滑油量才能避免轴承和齿轮损坏。该减速机齿轮部位润滑油喷嘴偏大,有大量润滑油从此喷出,系统压力下降,也是导致轴承部位润滑油量偏少的原因之一。       二、润滑油用量问题       润滑油量不足导致的轴承发热或烧毁我公司为某钢厂设计、制造的棒材第16架、18架平立可换轧机联合减速机,曾出现输入轴轴承及输出轴自由端轴承发热问题。此减速机纵向尺寸较大,作为平轧机使用时,此减速机处于直立状态,输入轴位置很高,达到2908mm(见图3,顺时针旋转90度即为直立状态),此时输入轴轴承发热。作为立式轧机使用时,此减速机又处于水平位置,但减速机内的齿轮件及轴承均处于垂直工作状态,图3所示即为此时工作状态,此时,输出轴自由端(下端)轴承发热。       经现场检查和设计分析,有以下两个问题需要找寻发生的原因。       (1)在输入轴上,只因在直立状态时所处位置较高,轴承发热,而在水平位置时轴承不发热。       (2)在输出轴上,上端(定位端)、下端(自由端)轴承均为双列圆锥滚子轴承。下端轴承仅承受径向力,载荷较上端轴承为小,在减速饥处于直 扶态时,即轴承处于水平工作位置时却发热。在减速棚友 于水平状态时,即轴承处于垂直工作位置时却不发热。上端轴承即定位端轴承,既受轴向力,同时又受径向力,当量载荷较大,在直立和水平两种工作状态却均不发热。       经分析认为,轴承发热后仍能正常工作,证明有润滑油,但油量不足。工作中润滑油只是对轴承起到润滑作用,而未及时将轴承在工作时所产生的热量带走,特别是所处位置最高、转速也高的输^轴上的轴承尤为明显。此问题应为润滑油量不足所致。       经过多次分析、检查,未发现加工、装配及润滑管路等硬件方面存在问题,但发现多处轴承不同程度地出现供油量偏少问题。导致供油量偏少的原因有两种:一种是进油量不足,另一种是进油量足够,但有大量的油泄漏,导致系统压力降低,从而影响轴承的供油量。       通过以上问题的解决,从中发现润滑油量的计算、润滑元件的选取对减速机润滑系统影响很大。减速机润滑油量选择过少,影响润滑和冷却,选择过大,造成整条线总的润滑油量增加,加大润滑油站的容量,造成浪费。       因此,综合多年设计经验认为以下这种润滑油量计算方法切实可行。       三、润滑油量的计算方法       减速机润滑油量的计算分两部分,一部分为齿轮传动等损耗功率所需润滑及冷却油量,另一部分为轴承润滑及冷却所需润滑油量。下面以我公司为某钢厂制造的Φ750mm轧机1H减速机为例加以介绍。 该减速机的传递功率N=550kw,传动级数n=5,轴承型号、尺寸及用油量,见下表。       (1)齿轮部分损耗功率发热及润滑所需润滑油量       Q 的计算:       QI=N×(1—ηn)x860/(△txyxCx60)       =54.201 L/min       (1)式中:       1kWh=860kcal       η一单级传动效率,磨齿齿轮按η=0.995;       Y—油的比重,y=0.9kg/L;       C—油的比热,C=0.4kcal/kg·℃;      △t—进出油口温差,△t=10℃。       (2)轴承部分润滑及冷却所需润滑油量       每个轴承所需油量Q:计算如下:       Q2=0.5xDxB(L/min)        (2)式中:       D—承外径,mm;       B一轴承宽度,mm。       (3)两部分合计总用油量为:       QΣ=Q1+Q2       = 91.929 L/min       (4)为保险起见,根据经验向上圆整至100L/min。经对比,与意大利POMINI公司该型号减速机原图纸所标润滑油量一致。我们依据此方法选取Φ550mm、Φ450mm、Φ350mm等轧机减速机与国外同型号减速机进行计算比对,基本与国外减速机标注润滑油量一致。因此,多年来所设计的近二十条线轧机减速机的润滑油量均照此方法计算,结果所有减速机的运行一直良好。       四、主要润滑元件的选取       若润滑油量、润滑油牌号已确定,那么润滑元件的类型、型号规格的正确选取是保证润滑质量的重要前提。       (1)滤油网:一般轧机减速机采用集中强制润滑。润滑站有滤油网,但对于要求较严的减速机,应在每台减速机进油口处再增加一个管式过滤器。       (2)压力表:应选用带电节点耐震压力表,以保证抵抗轧制工作中的震动。非耐震压力表不适合此工作场合。       (3)喷油嘴:喷油嘴的型号选择至关重要。喷油嘴看似是一个很小的零件,但由于型号众多,稍有不慎,选择型号不当,就容易造成不必要的损失。一般根据齿轮宽度来布置喷油嘴的数量。棒线材轧机减速机一般选取PZ6050B1型即可,板轧机等大型轧机减速机可适当选大一些的型号。通常,轴承润滑进油口处应设有 Φ2.5~Φ3mm的节流孔。通过合适的喷油嘴和轴承润滑节流堵,来保证建立起润滑系统相应的工作压力。       (4)油流信号器。油流信号器的流量范围、监测范围,以及接口尺寸要与减速机的润滑系统流量相匹配。国外进口或引进技术生产的产品,能够显示出具体流量。       五、结论       润滑部分在齿轮传动方面的作用,看似是一个辅助系统,其作用足可以影响整个齿轮箱的使用寿命。只有正确设计润滑系统,选择合适的润滑元件、润滑油牌号、合理地确定流量,定期检测及更换润滑油就可以保证齿轮及轴承的正常运转。