軋機(jī)軸承座雙骨架油封的研制
2012-10-12
作者：張紅燁
（廣州機(jī)床研究所密封分所）
1995年底，攀鋼委托我所研制一批雙骨架油封，樣品是國外某公司的產(chǎn)品，在消化樣品、查閱圖紙及分析工況的基礎(chǔ)上開展研制工作。（廣州機(jī)床研究所密封分所）
攀鋼HC軋機(jī)工作輥軸承座工況條件：工作溫度：50℃；工作介質(zhì)：643＃美孚潤滑油；工作速度：14m/s(Z大)。
工作輥有二對(duì)，軸承座采用了兩種規(guī)格的雙骨架組合油封，其使用方式為單件使用和組合使用(一對(duì)油封中間加隔離環(huán))兩種。見表1。標(biāo)注方式為：內(nèi)徑×外徑×寬度，本文以雙骨架組合油封290×330×18mm為例，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝進(jìn)行介紹。
表1 骨架油封結(jié)構(gòu)及使用方式
雙骨架組合式油封組成元件為外骨架、內(nèi)骨架、橡膠件及彈簧四種，各一件，橡膠件是油封的密封唇部，內(nèi)、外骨架緊配合，固定橡膠部分，并且外骨架包覆內(nèi)骨架。雙骨架組合增強(qiáng)骨架剛性和強(qiáng)度，減少單骨架油封在裝配和使用過程中易引起的變形。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有三方面內(nèi)容：組合油封的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；橡膠件的設(shè)計(jì)；內(nèi)骨架及外骨架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；彈簧參數(shù)的選取等等。
(1)組合油封設(shè)計(jì)：測繪分析進(jìn)口樣品及參照軸承座油封裝配尺寸后，290×330×18mm油封設(shè)計(jì)尺寸確定為：外徑330mm，太大引起油封裝配困難，太小則不能達(dá)到密封效果；內(nèi)徑(密封唇)裝彈簧后為290mm，過盈小會(huì)引起漏油，太大則易引起加速磨損，從而影響油封的使壽命；油封高度H為：18mm，見圖1(a)。
(2)橡膠件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：按組合油封整體結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)橡膠件的尺寸參數(shù)。
腰部厚度為4.56mm；
Z小內(nèi)徑為284.66mm，切唇后，唇口尺寸為287.0mm；
Z大高度為11.5mm。見圖1(b)
(3)油封骨架設(shè)計(jì)，骨架選用現(xiàn)有規(guī)格的冷軋薄板，采用沖壓成型，材質(zhì)為F08，厚度為1.5mm、2.0mm，結(jié)構(gòu)尺寸見圖1(c)和(d)。
(4)彈簧參數(shù)選?。哼x用不銹鋼拉力彈簧，線徑d＝0.6mm、直徑D＝3.5mm。
圖1
2 模具設(shè)計(jì)(1)二種骨架模具設(shè)計(jì)：油封所用的二種骨架采用外協(xié)加方式，模具由供貨廠家設(shè)計(jì)制造。
(2)橡膠件模具設(shè)計(jì)見圖2。
圖2 油封290×330×18橡膠件模具結(jié)構(gòu)
(3)內(nèi)外骨架組合成型模具設(shè)計(jì)。
3 成型工藝及產(chǎn)品成型
(1)橡膠件成型：①成型：氟膠膠料預(yù)成型(周邊均勻)；稱量，膠料不宜過多；否則，橡膠底部尺寸超高；膠料不宜過少，否則會(huì)缺膠。一次硫化180℃×20min；二次硫化200℃×12h。②修邊：修除多余毛邊，但不能刮傷產(chǎn)品。③檢驗(yàn)：尺寸是否合格(底部尺寸是否超高，沿周邊方向是否均勻)，外觀是否有雜質(zhì)、裂紋傷痕等缺陷。
(2)骨架機(jī)械加工：①骨架車削加工：沖壓出的骨架僅僅只能算毛坯，必須經(jīng)車削加工尺寸精度達(dá)到要求后才能正式使用。加工時(shí)，先取一尺寸合適的尼龍管料，夾在車床卡盤上，車一底座，底座直徑要求和骨架外圓為緊配合，骨架采用外圓和底面定位，把骨架裝入底座進(jìn)行加工，骨架裝夾方法如圖3所示。②骨架去毛刺：骨架加工所產(chǎn)生的毛刺易劃傷橡膠，應(yīng)去除。
圖3 骨架加工時(shí)裝夾示意
(3)雙骨架成型：①內(nèi)、外骨架與橡膠的定位和外骨架的翻邊。大小骨架與密封唇部的裝配組合成型。方法有兩種：一種是模壓成型；另一種是在車床上滾邊成型，從雙骨架油封的具體結(jié)構(gòu)及我所的現(xiàn)有條件考慮我們選擇種成形方法。其原理是：首先把大小骨架與橡膠件合理裝配，在模具中準(zhǔn)確定位，然后用硫化機(jī)分兩步成型，步先用模具的斜面將外骨架翻邊成斜面；第二步再用直角平面將斜面壓平。②外圓精車：油封裝配使用時(shí)外圓和溝槽為緊配合關(guān)系，油封外圓公差為S6，粗造度為
。因此，單邊加工余量僅僅只有0.4～0.5mm。用尼龍車一底座，底座外圓和工序①加工的內(nèi)圓為動(dòng)配合關(guān)系，但不能太松。尾部借用一個(gè)十字架，用頂尖頂緊，加工時(shí)分兩刀切削，以保證加工精度和表面光潔度，見圖4。加工后產(chǎn)品外徑為330.22mm，在公差要求的范圍內(nèi)。③唇口車削加工：用尼龍車一底座，以外圓和底面定位，小拖板轉(zhuǎn)45度定位。切削時(shí)進(jìn)刀要慢，切完后用沙條拋光切削處。見圖5。④裝彈簧：裝上彈簧后油封唇口內(nèi)徑287.25mm，過盈量為2.75mm。⑤防銹處理及包裝：油封的骨架殼體全涂防銹油，以避免運(yùn)輸儲(chǔ)存時(shí)生銹。防銹油采用本所生產(chǎn)的干性透明防透油，并采用透明塑料袋抽真空包裝，并附上合格證。 
圖4 油封外圓精車原理
圖5 油封切唇原理
4 結(jié)論(1)本文對(duì)組合式油封及其組成元件的結(jié)構(gòu)和加工工藝作了有益探討，采用非硫化粘合的方式制造油封。
(2)本文是一個(gè)國產(chǎn)化項(xiàng)目的歸納總結(jié)，該項(xiàng)目通過了本所組織的專家鑒定。
(3)為攀鋼研制并提供了兩批雙骨架組合油封，經(jīng)過一年多的裝機(jī)運(yùn)行，我所試制的雙骨架油封，密封效果較好，使用壽命也達(dá)到了要求，能滿足現(xiàn)場的使用，可以替代進(jìn)口件。
(4)本項(xiàng)目存在工藝復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量控制難度較大，廢品率較高和成本高等不足，有待于改進(jìn)和提高。
參考文獻(xiàn)
［1］《橡膠工業(yè)手冊》(冊)，謝遂志，化學(xué)工業(yè)出版社。
?。?］《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》(第二冊)，張繼銑，機(jī)械工業(yè)出版社。
來源：《潤滑與密封》 1999年第06期
