轧机轴承机械密封设计及安装维护初探

发布时间：2024-10-25

姚建斌

摘　要：在简要概述了机械密封的技术要求的基础上，以某札钢企业为例，从准备工作、安装步骤、日常维护和故障处理等方面，详细分析和研究了该企业轧机轴承机械密封的安装维护策略，以促进轧机轴承机械密封取得良好的应用效果。

关键词：轧机轴承；稳定运行；机械密封；安装维护

轧机轴承往往在高温重载以及频繁冲击负荷等一系列较为恶劣的环境下长期运行，在轧制过程中，需要用到的冷却水通常无孔不入，很容易对轴承的实际润滑效果造成影响。为提高轴承方面的密封成效，有必要对机械密封的安装和维护工作做出深入探讨，以此提高轧机轴承密封质量，确保轧机可以稳定高效运行。

1　机械密封概述

机械密封主要是指由至少一对有效垂直于相应旋转轴线端面，同时在流体压力以及补偿机构弹力的持续作用下，还有辅助密封的密切配合下长期保持贴合，并且能够相对滑动所构成的一种可以防止流体泄漏的装置。1885年，机械密封技术诞生于英国，我国 在该领域发展相对较晚，现阶段机械密封能够承受的压力可以达到42MPa以上，实际可承受温度约为190～450℃，转速接近50000r/min，PV值能够达到1000MPa·m/s。其本质上属于一种专门用于旋转机械的相应轴封装置，例如：离心机或压缩机等设备，由于传动轴一般贯穿于设备内外，轴与设备之间往往会存在一个圆周间隙，这些设备中的介质能够借助该间隙持续向外泄漏，因此，必须要安装一个可以阻止泄漏的优质油封装置。现阶段，油封的种类非常多，而机械密封凭借着泄漏量少及使用寿命长等诸多优势成为各类设备广泛采用的轴密封方式[1] 。机械密封在实际安装过程中，有一定的技术要求，如表1所示。

2　轧机轴承机械密封设计分析

国内某轧钢公司成立于1999年，经营范围较为 广泛，如黑色金属冶炼及相关压延加工产品还有副产品的制造、铁合金、汽车钢板加工制造以及冶金原燃材料的加工等。该公司2021年营收达到了216.8亿元，相较于2020年增长近31％，实际生产加工过程 中用到多种轧钢机，例如：开坯机、型钢轧机、板带轧机和钢管轧机等，为提高各类轧机轴承的密封效果， 该公司运用了机械密封，对相关的密封件进行改造设计，取得了良好的密封效果。

如图1所示，机械密封的工作原理主要是对密封件的几何形状做出改变，然后对重力及离心力的作用开展科学利用，使流过（可改为冷却）水可以顺着轴承箱顺利排出。在轴承机械密封设计方面，靠近轧辊一 侧的密封盖设计成迷宫式密封盖，两侧的密封盖与轴承座内孔接触面各增设一道O型密封圈，从而有效防止冷却水流入轴承座。轴承左右两侧的定位套与唇形密封紧密接触，在轧辊高速旋转过程中二者发生相对运动，故定位套材质采用42CrMo，表面进行热处理， 提高其耐磨寿命。靠近轧辊一侧的定位套表面设计一 道凹槽，将经过迷宫式密封盖的冷却水沿径向甩出去，减轻对唇形密封的压力，有效降低冷却水渗入轴承座的概率。

3　轧机轴承机械密封安装策略分析

机械密封装置属于一种精密度非常高的部件，如图2所示，在实际安装过程中，不得对其狠敲猛打，同时还需要轻拿轻放，使密封装置稳定运行，达到理想的密封效果[2] 。

3.1  做好安装前的准备工作

在实际开展轧钢机轴承机械密封的安装作业前，要切实做好安装前的准备工作，主要包括以下几个方面：

1）工作人员对所要安装的机械密封的规格及型号进行细致的检查，确保各项内容全部准确无误，同时严格检查是否存在缺少相关零件的问题。

2）详细检查机械密封元件是否存在损坏，特别是静环、动环的相应密封端面，需要严格检查是否存在碰伤问题，如果存在损坏问题，必须对损坏的零件进行返修，或直接更换。除此之外，应借助煤油或汽油对一系列密封元件进行清洗作业，清洗过程中保证清洗足够干净，直至元件表面不存在任何异物或灰尘。

3）针对轴或者轴套表面、密封腔内壁和相应的密封端盖内表面开展全面检查，确保不存在沟痕或毛刺等问题。一旦存在上述问题，必须及时修平、打光处理 工作，完成后，再借助煤油或汽油进行清洗，保证各零件足够清洁，直至各零件表面不存在任何杂 物及灰尘为止[3] 。

4）在开展动环、静环表面擦洗工作时，严禁使用不干净的棉纱或布，需要借助脱脂棉以及干净柔软的纱布进行擦洗，保证清洗彻底、干净。

5）在实际装配过程中所有环节干净、清洁，同时还要保证静环和动环密封端在实际安装过程中不会出现划伤或碰破等相关问题。为了增强安装便利性，进一步降低安装难度，还应该在轴或轴套表面涂抹适量的机油，动环和静环端面也应该适量涂抹，避免在实际启动过程中出现干摩擦，从而有效保护机械性能。

3.2  轧机轴承机械密封安装步骤

为提高机械密封安装效率及质量，依照相关步骤开展安装作业，具体如下：

1）零部件的相应几何尺寸、实际加工精度均要满足图纸要求，尤其是形成水道方面的尺寸必须满足要求。按照装配图要求，明确旋转部件的实际安装位置， 并做出合理调节[4] 。

2）在实际开展装配工作之前，还应将机械润滑油涂抹在轧辊上，同时对零部件进行擦洗，避免杂物或灰尘等进入，对机械密封实际质量和效果产生不利影响。

3）在实际零部件安装作业时，要确保各零部件的相应安装位置，并对其进行适当合理的调整，避免因零部件加工尺寸误差而造成安装位置变化。

4）机械密封的安装作业依照指定顺序开展，并且遵循相关规定进行装配，过程中严禁出现大力敲打及磕碰等。除此之外，轴承箱的密封紧固螺丝应均匀上紧，防止由于螺丝松紧程度不一致或端盖出现偏斜而引发泄漏问题。

5）在安装作业完成后，应仔细检查辅助装置是否处于正常状态，避免出现干摩擦，盘车时注意观察是否存在异常现象，可以跑合一段时间后再交付使用。

4　轧机轴承机械密封日常维护工作分析

为了确保轧机轴承机械密封安全、可靠地运行， 在日常工作中需对密封零件进行科学合理的保养及维护，具体做法如下：

1）在实际开车前，对机械密封的具体安装顺序、所有零部件的配置等进行全面、认真的检查[5] 。

2）用手指轻轻转动轧辊，正常情况下，能够感到转动极为轻快，不会存在任何阻力，方可证明机械密封各项零部件安装正常、运行可靠。

3）在实际转动过程中，仔细检查轴承是否足够润滑、是否存在异常声音等。

5　做好机械密封常见故障的处理工作

1）实际转动过程中出现了过热、冒烟问题。导致此类故障问题出现的原因一般包括：加工零件尺寸及形状精度相对较低；在实际运输或保养过程中零部件出现了变形问题；在实际安装过程中零部件遭受敲打， 出现了变形问题；零部件本身安装顺序存在错误[6] 。

具体处理办法主要有：在实际安装前，结合图纸针对所有的零部件开展严格的检查工作，尤其是配合尺寸、零部件自身的几何形状精度等，需重点检查；对密封零部件开展专项管理及保管工作，避免由于存放不合理等导致零部件变形；运输过程中尽可能地避免与重物碰撞；安装过程中严禁使用大锤对密封件敲击作业，一般可借助热装方法提前加热处理，再借助小锤进行敲击，最终到位即可。

2）完成密封作业后仍有少量水进入到轴承箱。此类问题产生原因有：在完成安装作业后，密封件出现了倾斜或零部件几何精度问题；轧辊与相应密封件的配合面存在着几何尺寸不适宜的问题，无法形成良好的过盈配合；轴承箱上的相应密封件存在质量问题或已经损坏。

具体处理办法主要有：结合图纸要求针对零部件进行严格检查；实际装配零部件过程中做好清洗工作；仔细检查轴承箱的密封垫，一旦存在质量问题或者是已经损坏，及时进行更换。

6　结语

轧钢机轴承机械密封属于保证轧钢机实现稳定高效运行、延长其使用寿命的一个关键举措，切实做好轧机轴承机械密封的安装及维护工作，可以提高机械密封的安装水平，减少安全事故发生。

【参考文献】

[1]林海波，杨建西.高速球轴承润滑与密封结构改进设计与试验[J].机械传动，2022，46（5）：139-143.

[2]贾谦，阮琪，刘朝丰，等.涡轮泵机械密封摩擦学性能的计算和试验研究[J].流体机械，2022，50（2）：1-7.

[3]徐洁，俞树荣，严如奇，等.柔性端面气膜密封流场分析及密封特性研究[J].中国机械工程，2022，33（6）：656-663.

[4]张付英，高勇新，贺佘燕，等.基于正交试验的旋转轴唇形密封可靠性影响因素研究[J].润滑与密封，2022，47（5）：112-120.

[5]张付英，张原浩，高勇新.旋转轴唇型密封圈的寿命预测研究[J].润滑与密封，2022，47（2）：96-101.

[6]缪树峰，王清发，郭千里，等.轴类密封技术研究现状[J].南方农机，2022，53（4）：38-43.

来源：《山西冶金》

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