摘　要：对高线小型轧机高速油膜轴承用密封——双唇密封件在钢厂的应用方面的基本状况作了介绍，并就双唇密封件的结构及原理作了简单的阐述和分析。
　　关键词：双唇密封；油膜轴承
　　据统计，2002年我国高线产量达到2290万t（全国钢产量为118亿t），占我国钢产量的12%以上。2003年接近25000万t，钢产量将突破2亿t，线材占我国钢产量的12%左右。我国现有高线装备60条以上，数量居世界首位，已成为世界Z大的高线群体，并且数量还在增长，新的高水平的装备还在不断地出现。
　　高速线材轧机是钢铁行业的重要装备，其核心部位油膜轴承所采用的双唇密封件唇口线速度高达80～90m/s。双唇密封件因材质、结构尺寸等方面的缺陷，在高速旋转等恶劣工况下连续工作，磨损快、变形大、寿命短。另外双唇密封件失效时间的不确定性，增大了设备停机损失，缩短了整机易损件更换周期，增大了其它易损件和润滑油的消耗量，不能满足钢铁行业生产需要。广州机械科学研究院密封研究所从双唇密封件的结构、安装和使用方面做了大量的研究工作，针对目前进口产品存在的问题研制出了适合用户使用的双唇密封件。
　　1　双唇密封件的基本结构
　　双唇密封件由二个元件构成，其一为橡胶件，起到密封作用；其二为钢圈骨架，是由不锈钢弹簧片焊接而成，起到骨架支持作用，将橡胶件固定在密封保持架上，保持橡胶件正常的装配关系。双唇密封件有两个密封唇口，即封油唇和封水唇，橡胶件谷部内侧与钢圈骨架相配合。两个唇口与轴线方向形成夹角，安装在沟槽中。两个唇口在轴向受到两个抛油环的压力，发生变形后与轴线的夹角变大，产生了预紧力，在唇口尖端形成应力峰值，如图1、2所示。应力峰值是密封件密封性能的关键，过小则密封效果差，甚至失效；过大则密封件磨损大，寿命短。 　　实际使用中对钢圈骨架和橡胶件在尺寸、材质、性能方面要求十分苛刻，过紧难于装配，过松则产生晃动；材质的刚性、弹性若达不到要求，则在装配中会产生永久变形；橡胶件的中间段与密封座、钢圈骨架相配合，过厚则无法装配，过薄则与骨架产生间隙。上述几种情况，都会影响密封件的装配形状和密封性能，导致产品失效，轴承漏油、进水，甚至会因钢圈骨架与密封件配合过松，钢圈骨架在轴向产生滑移，与抛油环相摩擦，导致停机事故。
　　2　双唇密封件的种类
　　根据钢厂实际应用的双唇密封件的种类和特点，我们开发出A类产品和B类产品。A类双唇密封件产品分为两部分，一部分为双唇橡胶圈（见图3），另一部分为钢圈（见图4），两部分组合成的产品（见图5）称为A类双唇密封件产品。
　　B类双唇密封件产品为有内镶骨架的双唇橡胶圈（见图6）。 　　3　双唇密封件的基本原理
　　双唇密封件的密封系统由油膜轴承、双唇密封件、抛油环、密封座、端盖、O形圈、钢圈骨架等近20个元件组成。油膜轴承和主轴相配合，轴承内表面与主轴有间隙（轴承间隙）。抛油环分体式共2件（内抛油环和外抛油环）安装在旋转主轴上，内、外抛油环在安装时相互贴紧，内抛油环端面由主轴的轴肩支承，外抛油环则由隔圈压紧;双唇密封件安装在密封保持架上，密封保持架与眼睛板相固定;两个密封唇与两个抛油环的内表面相接触受到预紧力，产生压应力。眼睛板通过固定螺栓与辊箱面板连接。平面密封胶密封眼睛板与辊箱面板的接触平面，O形圈密封眼睛板与偏心套的接触部位。油嘴的作用是往油腔中注入油脂，这既减小了橡胶密封的磨损，又进一步增强了密封效果。
　　双唇密封件的密封对象为轴承间隙（腔体内）的润滑油及外界的冷却水、氧化铁屑和杂物等。密封件的两个唇口紧贴抛油环的内侧，润滑油经轴承间隙后呈流趟或喷射状态到双唇密封件的封油侧即封油唇（基本无压力），水等外界物自由流趟到双唇密封件的封水侧即封水唇。轧制过程中，油膜轴承、双唇型密封、密封保持架和眼睛板保持静止状态；内、外抛油环随着主轴高速同步旋转，密封效应来自以下2个方面：
　　（1）密封唇的接触应力，密封唇与抛油环在轴向有压缩，唇口向内收缩形成过盈量，唇口边缘产生压应力形成密封带，进一步阻止润滑油和冷却水的相互渗透，起到密封作用。
　　（2）密封件封油侧唇口的甩油效应，将唇部边缘的油液高速甩出，使之回到主轴箱，避免在密封件唇部的大量聚积。同样，封水侧唇口的甩水效应，使水汇集到排水系统，排到外界，见图7。 　　4　开发与应用
　　广州机械科学研究院密封研究所早在上世纪90年代末就开始高线轧机油膜轴承双唇密封的研制，为了开发出材料配方性能适宜、产品结构优化、模具设计合理、生产工艺性能好、检测手段科学的双唇密封圈，满足用户的安装、使用要求，该所通过材料配方改良、结构优化、工艺研究、工况模拟试验、企业标准制订等一系列工作来提高产品质量和水平，目前，广州机械科学研究院密封研究所研制的双唇密封件在国内有代表性的高线小型轧机上（如马钢、北台钢厂等厂家）已经得到了成功的应用，在产品安装和使用上已经达到进口件的水平，与此同时，该所也在新材料、新结构和生产工艺上不断进行探索和改进。
　　参考文献
　　【1】谢遂志，刘登祥，周鸣峦.橡胶工业手册.分册.北京:化学工业出版社，1989.
　　【2】林孔勇，金晟娟，梁星宇.橡胶工业手册.第六分册.北京:化学工业出版社，1993.
　　【3】李绍林，马长福.实用模具技术手册.上海:上海科学技术文献出版社，1998.
　　【4】成大先.机械设计手册.北京:化学工业出版社，2004.
　　【5】海因茨K米勒(德)，伯纳德S纳乌(英)著，程传庆译.流体密封技术———原理与应用.北京:机械工业出版社，2002.