USC21车丝机刀架乳化液分配器结构改进

塞 ，适用于内部和外部密封。
3. 2 密封安装位置的改变
(2)
摩 擦 力 小 ，无 爬 行 现 象 ，提供了润滑油油
原 设 计 图 中 1 号密封外侧无其他密封，在 1 号密
槽 ，减小了摩擦力。
封 磨 损 泄 漏 后 乳 化 液 将 直 接 流 出 。为 弥 补 这 一 缺 陷 ，
(3)
静 密 封 性 能 非 常 好 ，同 时 非 常 耐 磨 ，尺寸 现 在 1 号 密 封 外 再 增 加 一 道 密 封 （简 称 0 号 密 封 ），
收稿日期：2 0 1 6 - 0 6 - 2 8 作者简介：张 阳 （1988—) ，男，助理工程师，从事机械及液压设备管理维护工作。E-mail: kevinseu@ qq. com。
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机床与液压
第 44卷
将套筒输送过来的乳化液分配到当前刀位。固定套筒 则乳化液可以直接流出进入电机和编码器的安装区域，
乳化液通过3 号密封后，仍然存在4 号 、5 号密封，可 以继续起到一定的防泄漏作用；但 1 号密封一旦失效，
尺寸 时 ，选用了 60 m m 尺 寸 。改进后的套筒及旋转 轴具体结构如图3 、图 4 所示。
第 16期
张 阳 ：USC2 1 车丝机刀架乳化液分配器结构改进
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由 于 内 部 尺 寸 的 限 制 ，在 密 封 的 选 型 上 ，可按照 特瑞堡公司的标准进行选择。对 图 5 中轴及密封槽的 尺 寸 公 差 ，同 样 参 照 特 瑞 堡 公 司 的 标 准 确 定 。
C-C
在 选 型 上 采 用 10 M P a 即可满足系统要求。
这里按照实际的可用空间尺寸，选 择 直 径 60 m m
作为旋转轴的外径尺寸。参照特瑞堡公司给出的密封 标 准 ，选 择 T G 3200600密 封 ，并 得 到 套 筒 内 部 的 相
关结构尺寸。
4 结束语
在 使 用 新 设 计 后 ，试 验 中 刀 架 能 够 正 常 工 作 ，在 密封性能检查中未发现泄漏，上 文 中 的 3 个基本要求
刀架目前故障的直接原因，分为以 下 几 种 ： （1) 刀架编码器损坏； （2 ) 刀架电机对地短路； （3 ) 刀 架电机磁条碎裂剥落。导致这些问题的根本原因就在 于目前车丝机的现状不能很好地满足电机及编码器的 环 境 要 求 ，主要体现在刀架内部乳化液旋转分配器的 泄漏问题上。因刀架内部乳化液泄漏后无法排出到刀 架外 部 ，刀架电机及编码器长期浸泡在乳化液中，乳 化液中的杂质渗入到电机转子与定子间的间隙中，引 起转子上磁条脱胶剥落、磨 损 、断 裂 ；同时脱落断裂 的磁条极易划破电机线圈的绝缘层，导致电机绝缘性 能 下 降 ，引 起 短 路 ，造 成 故 障 的 发 生 。 2 解决方法的寻找
图 3 改进后的固定套筒
A-A
B-B
图 4 改进后的旋转轴
图4 中的剖面表示的即是泄流口的具体形
式 ，该泄流口一端位于0 号 和 1 号 密 封 以 及 3 号 和 4
号 密 封 之 间 ，另 一 端 与 刀 架 外 部 相 连 ，以保证将泄漏
出来的乳化液排至刀架外部。
由于乳化液装置提供的最大压力为3 M P a ，因此
与 旋 转 轴 之 间 通 过 格 莱 圈 进 行 密 封 ，防止乳化液
从这个角度来看，原有设计也存在着一定的缺陷。
外泄。
2. 3 改进的基本要求
为了解决上述这一系列问题，弥补原有的设计缺
陷 ，在考虑到成本、周期等因素的影响后，现对该乳
化液分配器的密封形式进行改进。通过对上述结构的
分析 后 ，确定改进后的基本要求如下： （1 ) 便于密 封的安装及密封接触面磨损程度的检测； （2 ) 减少
可进一步降低成本。
成阶梯式排列安装在旋转轴上，依靠密封与固定套筒
3. 3 增加泄流口
的接触 面 起到密封防泄漏的作用。在实际使用过程
在工作于1 号密封和0 号密封间区域内的旋转轴
中 ，由 于 固 定 套 筒 内 孔 较 深 、阶梯档存在倒角且接触
部分增幵泄流口，当 1 号密封发生少量泄漏时，由于
面较窄等问题，不利于套筒内壁磨损度的测量，因此 0 号密封的存在，乳化液可以通过泄流口直接排出刀
稳定。
减去原有的5 号 密 封 ，这 样 在不增加密封的前提下，
( 4 ) 由于 较 大 的 挤出间隙，在有污物的介质中 可以更好地保证密封性，减少乳化液的泄漏。同时原
也可安全使用。
来 的 5 组 密 封 有 4 个 规 格 ，现 将 其 统 一 为 1 个 规 格 ，
从 图 2 中可以看出，原分配器由5 组格莱圈密封
张阳 (宝 钢 股 份 钢 管 条 钢 事 业 部 ，上 海 201900)
摘要：某公司无缝钢管特殊扣区域主要生产设备为德国E M A G 公司的USC21机床，其刀架采用电机驱动、液压锁紧的 工作模式。在使用过程中，常出现因其内部乳化液泄漏导致电机、编码器损坏的问题。主要介绍USC2 1 车丝机刀架乳化液 分配器的结构及其改进方法，以解决目前车丝机刀架故障率高的问题。
在 密 封 磨 损 后 ，即 使 整 体 更 换 格 莱 圈 ，同样可能因为
架 ，避 免 乳 化 液 的 积 留 （同理增加位于3 号 、4 号密
固定套筒内壁的磨损而导致密封形式失效，引起乳化 封间的泄流口）。
液泄漏。在安装新密封时，由于密封安装槽台阶多， 3. 4 具体设计
且 密 封 内 径 均 小 于 旋 转 轴 的 外 径 ，因 此 密 封 较 难 安
从目前的实验结果来看，是能够满足现场需要的。当
然 ，结构改进后的具体使用效果还需要时间的考验， 相信在以后的不断摸索和改进中，能够进一步提高设
备 状 态 的 稳 定 性 ，真 正 做 到 杜 绝 刀 架 发 生 类 似 的
故障。
参考文献： [ 1 ] 特瑞堡集团.旋 转 密 封 件 [EB/O L ].2011 - 1- 1.h ttp ://
w w w .tss.tre lle b o rg .com/cn/cn/products_2/rotarysealsshaftseals/detailpages_shaftseals/tu rc o n -ro t〇-g ly d -rin g .h tm l.
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甚至杜绝乳化液的泄漏； （3 ) 即使 乳 化 液 泄 漏 ，尽
可能及时将泄漏的乳化液排出刀架内部。
3 改进设计方案
针对上文中的3 个基本要求，刀架乳化液分配器
的改进步骤如下：
3. 1 密封安装形式的改变
原有的格莱圈密封类型较好，适合刀架的乳化液
密 封 ，但在使用形态上，为便于密封的安装及密封接
图2 刀架乳化液分配器的结构
2 . 1 刀架机构的分析 为了解决刀架内乳化液泄漏的问题，必须先对刀
架内乳化液分配器的结构进行分析。 如 图 2 所 示 ，刀架乳化液分配器的主体部分分为
固定套筒和旋转轴两部分。固定套筒用于安装编码器 并将接入刀架的乳化液通过其内部的管路输送到旋转 轴 ，作为编码器的安装底座，该部分为固定部分，刀 架旋转时该部分固定不动。旋转轴在工作时则同刀架 一 起 旋 转 ，它 与 编 码 器 的 出 轴 连 接 在 一 起 ，主要用于
办。成立于1947年 的 I S O ,负责绝大部分领域（包括军工、石油、船舶等垄断行业）标准的制定。我国一直积极参与^ ISO 的国际标准化活动，对 ISO 的贡献率不断提升。截至2 0 1 6 年上半年，我国有4 6 位专家担任了 ISO技 术 机 构 （技术|
委员会和分委员会）主席职务，承担了 ISO技术机构秘书处7 0 个 ；提交并立项的ISO标准提案达3 4 0 项 ，其 中 1 8 9 项$ 已正式发布为ISO 的国际标准。
据介绍，本次大会首次同时邀请国际电信联盟、国际电工委员会等1 4 个国际组织参加，共议标准支撑全球经济社|
会可持续发展；力 促 “一带一路” 沿线部分国家签署标准化合作协议，推动促进我国标准的海外应用与推广。
$
$ ( 内 容 来 源 ：科 技 日 报 ）$
2016年 8 月 第 44 卷 第 16 期
机床与液压
MACHINE TOOL & HYDRAULICS
Aug.2016 y 〇l.44 No.16
D O I : 10.3969/j .is s n .1001-3881. 2016. 16. 049
USC2 1 车 丝 机 刀 架 乳 化 液 分 配 器 结 构 改 进
触 面 磨 损 程 度 的 检 测 ，将 原 有 密 封 的 轴 上 安 装 形 式 改
2. 2 密封形式的分析
为孔内安装。这样做一方面便于密封的安装，拆除时
刀架乳化液分配器采用的是旋转格莱圈密封。旋
可直接将密封切断挑出，安装时利用密封的柔性，避
转格莱圈是用于旋转、摆动和螺旋运动的活塞、杆和
ห้องสมุดไป่ตู้
免 了 轴 上 安 装 对 密 封 的 拉 扯 ，更 好 地 保 护 密 封 ，延长
USC21车丝机刀架结构图如图1 所示。
1一 电 机 2— 编 码 器 3— 联 轴 器 4一 固 定 套 筒 5一 锁 紧 齿 盘 6— 旋 转 轴 7— 固定 螺 丝
图 1 USC2 1 车丝机刀架结构图 1. 1 刀架的结构特点
USC21车丝机内刀架的驱动方式为力矩电机直
驱 ，电机与编码器均安装在刀架本体内部，这样设计 的好处有两点： （1 ) 结 构 简 单 ，力矩电机直驱无减 速 装 置 ，编 码 器 安 装 模 块 化 形 式 较 好 ，刀架过载保护 可靠性高；（2 ) 旋转精度较高，旋转角度定位准确， 可 按 齿 盘 分 度 任 意 选 取 角 度 定 位 ，灵 活 性 好 ，适合多 种工况。但 同 时 ，电机直驱也存在它的劣势，这主要 体现在电机及编码器对使用环境的要求更高，不能过 多地与水接触，运 行 环 境 需要尽可能地清洁、干 燥 ， 同时对工作温度也有一定要求。 1.2 刀架故障的原因