單段破碎機(jī)主軸密封問題與改進(jìn)

作者：紅星機(jī)器 發(fā)表于： 2016-01-09 16:10:11

楊帥軍老師 紅星技術(shù)工程師

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單段破碎機(jī)由于工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障等問題，其大多數(shù)故障均因?yàn)橹鬏S密封問題引起。該設(shè)備主軸密封方式采用簡單的密封圈密封，密封效果不好，縮短了軸承壽命。良好的主軸密封結(jié)構(gòu)是延長破碎機(jī)使用壽命和提升工作效率的關(guān)鍵。本文針對(duì)單段破碎機(jī)的工作條件和環(huán)境，對(duì)主軸密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和改進(jìn)，降低了整機(jī)故障率和維護(hù)成本。

常用密封形式

單段破碎機(jī)主軸密封屬于動(dòng)密封范疇，按密封件和轉(zhuǎn)動(dòng)件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件的接觸位置又可分為徑向密封、端面密封和平板密封，其中徑向密封分為填料式密封和剖環(huán)式密封，端面密封又分為機(jī)械式和水壓式密封。非接觸式密封包括離心密封、螺旋密封、迷宮密封和浮環(huán)密封等。

目前，單段破碎機(jī)主軸常用的密封形式主要有油封密封和迷宮密封。油封采用骨架型唇形密封圈，在自由狀態(tài)下，其內(nèi)徑比軸徑小，即有一定的過盈量，密封圈裝到軸上后，其刃口的壓力和自緊彈簧的伸縮力對(duì)密封軸產(chǎn)生一定的徑向抱緊力，遮斷泄漏間隙，達(dá)到密封的目的；迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)置若干個(gè)依次排列的密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達(dá)到阻漏的目的。

失效原因分析

1、單段破碎機(jī)在破碎廢棄物料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的碎屑和粉塵，微細(xì)顆粒在破碎機(jī)工作時(shí)，會(huì)沿著主軸軸向間隙進(jìn)入到軸承座中，粘附在軸承的潤滑脂和滾道間，這增大了軸承的阻尼，惡化了潤滑條件，導(dǎo)致軸承過早失效；同時(shí)，在破碎含水量高的物料時(shí)，破碎過程中刀具對(duì)物料的壓縮、拉扯、嚙合、剪切會(huì)濺射出大量的水滴，在沒有軸向阻擋的情況下，易沿軸向間隙進(jìn)入到軸承中，導(dǎo)致軸承過早失效，從而導(dǎo)致破碎機(jī)故障。

2、破碎機(jī)主軸軸承密封采用骨架型唇形密封圈，清晰簡單，易于裝配，但密封效果不好。因骨架型唇形密封圈安裝位置靠近刀箱側(cè)，刀箱中破碎的物料易從壁板與主軸之間的間隙飛出，直接擠壓密封圈致其變形，出現(xiàn)楔形間隙，導(dǎo)致密封失效。

3、由于使用骨架型唇形密封圈達(dá)不到理想的密封效果，針對(duì)單段破碎機(jī)主軸的密封，設(shè)計(jì)迷宮密封，如圖2所示。迷宮密封主要由前螺帽和前小蓋等組成，能很好地承受破碎物料對(duì)其的沖擊破壞；前螺帽與前小蓋之間存在間隙，無固體接觸，無須潤滑。但迷宮密封主要在高壓高速的場合密封效果好，而破碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速低，壓力小，用迷宮密封效果不佳，碎屑和粉塵易從前螺帽和前小蓋之間的間隙進(jìn)入軸承，致使軸承過早失效。

總之，單段破碎機(jī)的壽命主要取決于軸承的壽命，軸承的壽命主要取決于軸承的密封和潤滑。如果單段破碎機(jī)密封設(shè)計(jì)不合理或密封件在工作中被破壞，極易造成軸承的密封腔內(nèi)進(jìn)水、碎屑和灰塵，導(dǎo)致軸承破壞，致使單段破碎機(jī)故障。

主軸密封的改進(jìn)設(shè)計(jì)

針對(duì)油封和迷宮密封的不足，我們提出一種適用于單段破碎機(jī)的主軸密封結(jié)構(gòu)——油封和迷宮密封的組合式密封結(jié)構(gòu)。

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

組合密封結(jié)構(gòu)主要由前小蓋、前螺帽、骨架型唇形密封圈和軸承座固定座組成，前螺帽的軸向長度加長，并在其上設(shè)計(jì)迷宮密封結(jié)構(gòu)。軸承座固定座上開有排料孔。前螺帽緊配合在軸上，隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；其一端通過軸的軸肩定位，凸槽用于對(duì)前小蓋的機(jī)械密封，另一加長的凸槽用于對(duì)軸承內(nèi)圈的緊固。前小蓋緊裝配在軸承座固定座，不隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；其一端緊靠在前螺帽的端面，另一端與軸承座貼合。骨架型唇形密封圈緊裝配在前小蓋的內(nèi)孔中，橡膠唇部與主軸過盈配合。

2、組合密封結(jié)構(gòu)的特性

組合密封結(jié)構(gòu)具有油封密封的特性，同時(shí)彌補(bǔ)了單段破碎機(jī)中油封密封的缺陷，具有良好的密封效果。在靠近刀箱側(cè)添加迷宮密封結(jié)構(gòu)，很好地保護(hù)了骨架型唇形密封圈，使其不被濺射的碎屑破壞；同時(shí)，迷宮密封也具有密封作用，可以預(yù)防碎屑和液體進(jìn)入到軸承中，具有多重密封，保證了軸承的密封效果，延長了破碎機(jī)壽命。

與現(xiàn)有單段破碎機(jī)軸承座安裝座相比，新的組合密封結(jié)構(gòu)中，軸承座安裝座在其下側(cè)，開有排料孔。傳統(tǒng)的破碎機(jī)軸承座因只有油封密封，為了增強(qiáng)密封性，軸承座安裝座往往也做成密封形式，防止外界灰塵進(jìn)入軸承座。新設(shè)計(jì)的組合密封結(jié)構(gòu)，在油封靠近刀箱側(cè)新布置了迷宮密封，對(duì)軸承有良好的密封作用，故可在軸承座安裝座的下側(cè)開1個(gè)排料口，使從主軸軸向間隙進(jìn)入到軸承座固定座內(nèi)腔的碎屑和濺入的液體可以從排料孔排出，避免了對(duì)軸承的破壞。

單段破碎機(jī)工作環(huán)境惡劣，其故障常常為主軸軸承異響或卡死，對(duì)此我們分析了主軸的密封結(jié)構(gòu)，結(jié)合單段破碎機(jī)的工作方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其主軸密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了油封和迷宮密封的組合密封結(jié)構(gòu)，改善了主軸的密封，延長了軸承的使用壽命，增加了破碎機(jī)的產(chǎn)量。改進(jìn)后的密封結(jié)構(gòu)已經(jīng)運(yùn)用于破碎機(jī)的主軸密封中，取得了良好的使用效果，降低了整機(jī)的故障率和維護(hù)成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。