螺桿變幅機構潤滑系統的優化

徐萍

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200090）

螺桿傳動型式的變幅驅動機構被廣泛應用于門座起重機，這種螺桿傳動副，通常都由螺母驅動螺桿，推動臂架實現變幅。由于螺桿與螺母間為滑動摩擦，且載荷相對較大（螺桿軸向力最大時近1000kN），極易出現磨損和發熱，為保證機構的可靠運行，通常都需配備一套稀油潤滑系統，因此，在該類型變幅機構的設計中，須特別注重螺桿螺母傳動副的潤滑和密封。

在實際使用中，螺桿變幅機構經常發生潤滑油泄漏或潤滑不良的現象，導致機構運行不平穩，甚至螺母、螺桿磨損報廢等問題。因此，有必要對螺桿變幅機構的潤滑系統進行優化設計，優化的目標是減少潤滑系統漏油，提高潤滑效果，保障螺桿壽命，降低用戶維護成本。

圖1 螺桿變幅機構的整體布置圖

1 現狀調查

通過現場走訪以及用戶反饋等途徑，發現螺桿變幅機構的潤滑系統現存的主要問題為：螺桿變幅機構的減速器低速軸處漏油、齒輪罩殼漏油、伸縮套漏油、螺桿和螺母磨損。

圖2 減速器低速軸處罩殼漏油

圖3 伸縮套漏油

2 原因分析

對于螺桿變幅機構的潤滑系統出現的漏油問題，筆者著重從“設計”“安裝”“使用維護”三個方面找出影響因素：

（1）“設計”的因素。為保證潤滑油的回油速度，變幅機構螺桿在各個幅度均保持頭部上揚。回油管路布置在齒輪罩殼的底部、尾罩和機座殼的末端這幾個容易積油的部位，而前部伸縮套處沒有設置回油管路。因此,潤滑油隨螺桿的伸縮運動滲入伸縮套后無法自行排出，一旦螺桿縮回，未排出的潤滑油就從伸縮套的密封圈處被壓出，造成漏油。螺桿變幅機構的潤滑點有一路布置在小齒輪頂部，潤滑油經過小齒輪、大齒輪后，由齒輪罩殼下方的回油管回到油箱；另一路布置在前后螺母之間，潤滑油通過螺母和螺桿之間的油孔和間隙流出后回到油箱中。此處，螺母油孔的布置和潤滑油流量直接關系到螺母與螺桿的潤滑效果。齒輪罩殼上部直接安裝在減速器低速軸端蓋上，由于減速器在變幅過程中處于不停擺動的狀態，底腳固定不可靠極易導致減速器竄動，從而引起罩殼變形，罩殼結合面處由于貼合不緊密而出現滲漏。

（2）“安裝”的因素。機構安裝時，往往會出現減速器底腳安裝螺栓預緊力不足的情況，使得減速器固定不可靠；管路轉向處未使用彎頭，且回油軟管安放位置不佳，從而導致機構動作時回油軟管被擠扁而回油不暢。

（3）“使用維護”的因素。當潤滑系統油壓設定過高時，潤滑油進油量遠遠大于回油量，導致罩殼內積油過多而滲漏；而油壓設定過低時，則油量不足影響潤滑效果。由于潤滑系統安裝在室外，極易有雨水滲入，油品容易變質，需定期及時更換潤滑油，否則，影響潤滑效果。通過對以上各項因素分析，筆者認為伸縮套內積油、減速箱底腳固定不可靠、螺母油孔布置不合理、潤滑油管路安裝布置不合理和潤滑系統油壓設定不正確是導致螺桿變幅機構漏油、影響潤滑效果的主要原因。

3 優化措施

（1）伸縮套內積油。為防止伸縮套內積油，我們從進和出兩個方面下手：設計了一套擋油裝置，來防止潤滑油沿螺桿侵入伸縮套；在伸縮套處增設了一路回油管路，及時排出侵入的潤滑油。

（2）減速箱底腳固定不可靠。在安裝減速器時，操作人員需根據供貨商要求打足減速器底腳安裝螺栓的預緊力；同時，增設減速器安裝定位塊，以保證減速器的固定可靠。

（3）螺母油孔布置不合理。優化螺母潤滑孔和油槽，保證螺桿螺母之間有充足的潤滑油通過，避免螺桿、螺母直接磨損，提高螺桿與螺母的潤滑效果。并設置潤滑油液位計和觀察窗以便實時觀察潤滑效果。

（4）潤滑油管路安裝布置不合理。安裝時，軟管連接及改向處要求采用標準接頭和彎頭，并將管路布置在不會被擠壓的位置，以保證油管的暢通。

（5）潤滑系統油壓設 定不正確。復核潤滑油壓力、流量，重新調試、設定油壓值，以取得最佳油壓值，從而改善潤滑條件。

4 優化效果

經改進后，螺桿變幅機構的電機電流和電機扭矩值明顯下降，如表1 所示。

圖4 改進后的潤滑管路布置

螺桿變幅驅動機構的電機電流和扭矩數值的下降，說明優化后起重機變幅作業的運行阻力減小了，進而表明潤滑效果得到了提高。另一方面，螺桿變幅機構經過一段時間的運行，其潤滑系統未發生明顯漏油現象。可見，本次優化達到了良好的效果。

5 結語

通過本次系統優化，解決了以往用戶反饋的螺桿變幅機構潤滑油泄漏問題，并提高了螺桿螺母的潤滑效果，保證了機構的可靠運行。本次的優化還存在一定的不足之處，在今后的設計中，本人將繼續跟蹤改進效果，完善優化方案，與時俱進，不斷提高設計質量。

表1