螺杆变幅机构润滑系统的优化

徐萍

（中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200090）

螺杆传动型式的变幅驱动机构被广泛应用于门座起重机，这种螺杆传动副，通常都由螺母驱动螺杆，推动臂架实现变幅。由于螺杆与螺母间为滑动摩擦，且载荷相对较大（螺杆轴向力最大时近1000kN），极易出现磨损和发热，为保证机构的可靠运行，通常都需配备一套稀油润滑系统，因此，在该类型变幅机构的设计中，须特别注重螺杆螺母传动副的润滑和密封。

在实际使用中，螺杆变幅机构经常发生润滑油泄漏或润滑不良的现象，导致机构运行不平稳，甚至螺母、螺杆磨损报废等问题。因此，有必要对螺杆变幅机构的润滑系统进行优化设计，优化的目标是减少润滑系统漏油，提高润滑效果，保障螺杆寿命，降低用户维护成本。

图1 螺杆变幅机构的整体布置图

1 现状调查

通过现场走访以及用户反馈等途径，发现螺杆变幅机构的润滑系统现存的主要问题为：螺杆变幅机构的减速器低速轴处漏油、齿轮罩壳漏油、伸缩套漏油、螺杆和螺母磨损。

图2 减速器低速轴处罩壳漏油

图3 伸缩套漏油

2 原因分析

对于螺杆变幅机构的润滑系统出现的漏油问题，笔者着重从“设计”“安装”“使用维护”三个方面找出影响因素：

（1）“设计”的因素。为保证润滑油的回油速度，变幅机构螺杆在各个幅度均保持头部上扬。回油管路布置在齿轮罩壳的底部、尾罩和机座壳的末端这几个容易积油的部位，而前部伸缩套处没有设置回油管路。因此,润滑油随螺杆的伸缩运动渗入伸缩套后无法自行排出，一旦螺杆缩回，未排出的润滑油就从伸缩套的密封圈处被压出，造成漏油。螺杆变幅机构的润滑点有一路布置在小齿轮顶部，润滑油经过小齿轮、大齿轮后，由齿轮罩壳下方的回油管回到油箱；另一路布置在前后螺母之间，润滑油通过螺母和螺杆之间的油孔和间隙流出后回到油箱中。此处，螺母油孔的布置和润滑油流量直接关系到螺母与螺杆的润滑效果。齿轮罩壳上部直接安装在减速器低速轴端盖上，由于减速器在变幅过程中处于不停摆动的状态，底脚固定不可靠极易导致减速器窜动，从而引起罩壳变形，罩壳结合面处由于贴合不紧密而出现渗漏。

（2）“安装”的因素。机构安装时，往往会出现减速器底脚安装螺栓预紧力不足的情况，使得减速器固定不可靠；管路转向处未使用弯头，且回油软管安放位置不佳，从而导致机构动作时回油软管被挤扁而回油不畅。

（3）“使用维护”的因素。当润滑系统油压设定过高时，润滑油进油量远远大于回油量，导致罩壳内积油过多而渗漏；而油压设定过低时，则油量不足影响润滑效果。由于润滑系统安装在室外，极易有雨水渗入，油品容易变质，需定期及时更换润滑油，否则，影响润滑效果。通过对以上各项因素分析，笔者认为伸缩套内积油、减速箱底脚固定不可靠、螺母油孔布置不合理、润滑油管路安装布置不合理和润滑系统油压设定不正确是导致螺杆变幅机构漏油、影响润滑效果的主要原因。

3 优化措施

（1）伸缩套内积油。为防止伸缩套内积油，我们从进和出两个方面下手：设计了一套挡油装置，来防止润滑油沿螺杆侵入伸缩套；在伸缩套处增设了一路回油管路，及时排出侵入的润滑油。

（2）减速箱底脚固定不可靠。在安装减速器时，操作人员需根据供货商要求打足减速器底脚安装螺栓的预紧力；同时，增设减速器安装定位块，以保证减速器的固定可靠。

（3）螺母油孔布置不合理。优化螺母润滑孔和油槽，保证螺杆螺母之间有充足的润滑油通过，避免螺杆、螺母直接磨损，提高螺杆与螺母的润滑效果。并设置润滑油液位计和观察窗以便实时观察润滑效果。

（4）润滑油管路安装布置不合理。安装时，软管连接及改向处要求采用标准接头和弯头，并将管路布置在不会被挤压的位置，以保证油管的畅通。

（5）润滑系统油压设 定不正确。复核润滑油压力、流量，重新调试、设定油压值，以取得最佳油压值，从而改善润滑条件。

4 优化效果

经改进后，螺杆变幅机构的电机电流和电机扭矩值明显下降，如表1 所示。

图4 改进后的润滑管路布置

螺杆变幅驱动机构的电机电流和扭矩数值的下降，说明优化后起重机变幅作业的运行阻力减小了，进而表明润滑效果得到了提高。另一方面，螺杆变幅机构经过一段时间的运行，其润滑系统未发生明显漏油现象。可见，本次优化达到了良好的效果。

5 结语

通过本次系统优化，解决了以往用户反馈的螺杆变幅机构润滑油泄漏问题，并提高了螺杆螺母的润滑效果，保证了机构的可靠运行。本次的优化还存在一定的不足之处，在今后的设计中，本人将继续跟踪改进效果，完善优化方案，与时俱进，不断提高设计质量。

表1