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錘式粉碎機軸承座的泄漏原因及改進措施
2013-04-02
周子然 蘭興名 賈成聰
（攀枝花鋼鐵有限公司煤化工廠）
（攀枝花鋼鐵有限公司煤化工廠）
摘 要：針對PFCK- 1825錘式粉碎機使用過程中軸承座頻繁泄漏的缺陷，結合現場實際，提出了對軸承座潤滑油溝、擋油板等結構進行改進和對液壓系統壓力、流量進行調整的措施，取得了良好的效果。
關鍵詞：錘式粉碎機；軸承座；液壓系統
關鍵詞：錘式粉碎機；軸承座；液壓系統
攀枝花鋼鐵有限公司煤化工廠PFCK-1825型可逆反擊錘式粉碎機為PCK－1520粉碎機的換代更新設備，與同類設備相比具有破碎比大、破碎率高、設備運行成本低、能耗低等優點，但也存在粉碎機轉子軸承座的軸頭漏油嚴重的問題。
一、粉碎機軸承座運行中存在的問題
粉碎機軸承座的軸承采用稀油潤滑方式，軸承座采用半剖式軸承座，軸承座端蓋設計為迷宮式密封（如圖1）。這種密封方式結構緊湊，且適用在振動較小的工作環境。其缺點是加工及裝配精度要求高。
一、粉碎機軸承座運行中存在的問題
粉碎機軸承座的軸承采用稀油潤滑方式，軸承座采用半剖式軸承座，軸承座端蓋設計為迷宮式密封（如圖1）。這種密封方式結構緊湊，且適用在振動較小的工作環境。其缺點是加工及裝配精度要求高。
同時，粉碎機的工作環境是重載、低速且沖擊載荷較為頻繁，轉子的振動一般維持在180～250μm的徑向位移量（Z大可達到350μm）。粉碎機轉子的軸承座在運轉過程中，表現為迷宮式密封失效快，潤滑油泄漏嚴重。因此需要研究一種端面無泄漏的稀油潤滑的半剖式軸承座，達到零泄漏的目的。
二、軸承座泄漏的原因分析
1.軸承座的結構設計不合理
?。?）潤滑油路阻力。對軸承座解體后發現上軸承座設計的油溝為軸承的軸向，潤滑油通過端面進行潤滑，由此，軸承潤滑油路阻力大，潤滑油可直接噴濺到端蓋，造成密封油膜破壞。（2）潤滑油回油不暢。下軸承座只設計了單邊回油孔，而另一側的潤滑油則滯留在軸承單邊，當潤滑油累積到一定程度時，就會產生壓力沖擊密封端面，隨后造成單側油量過多而泄漏。（3）軸承座端蓋無擋油板。潤滑油進入軸承座內，隨著軸承的轉動，潤滑油在軸承座內隨意飛濺，由于油量較大，造成潤滑油直接從密封端面泄漏。
2.液壓系統中，潤滑油的壓力和流量控制設計不恰當
?。?）液壓系統中的壓力偏高。供油系統的設計壓力在0.15～0.20MPa，運轉中，密封環密封油膜能力幾乎不能承受此壓力，由此密封環密封失效，端面漏油嚴重。（2）液壓系統中的流量偏大。供油系統的設計流量為30L/min。由于流量大，造成軸端面密封失效。
3.安裝精度達不到要求
該粉碎機軸承座使用的密封為迷宮式密封，它依靠轉子運轉中密封環與端蓋之間相對運動，將填入迷宮的干油攪拌成油膜狀態，從而起到密封作用。該密封加工精度高，轉子密封環與端蓋的裝配精度高，如間隙小，容易發生摩擦磨損，從而降低密封性能。在實際的加工與安裝過程中，很難達到其精度要求。
三、改造軸承座和液壓系統
1.軸承座結構的改進原則
?。?）在軸承座上部、下部中間部位增設與軸承油溝匹配的潤滑油通道，確保潤滑油全部進入軸承內部。（2）在下部軸承座新增左右兩個回流油孔。（3）在左右端蓋上增設擋油板，擋油板與旋轉軸之間保持相應的間隙（間隙控制在0.50～1.0mm）。（4）保持原端蓋設計的部分迷宮式密封。（5）在左右端蓋外側新增特制的密封圈和調節壓蓋。密封圈和調節壓蓋可根據液壓系統的壓力、流量進行調節。
2.液壓系統的壓力和流量的調整原則
液壓系統的壓力和流量的調整原則是要保證軸承座內軸承運轉中潤滑良好。
四、粉碎機軸承座改進和液壓系統調整的實施
1.軸承座的結構改進
改進軸承座（圖2）的前后之分是相對于轉子軸的動力輸入和輸出而言，動力輸入端為后，輸出端為前。
二、軸承座泄漏的原因分析
1.軸承座的結構設計不合理
?。?）潤滑油路阻力。對軸承座解體后發現上軸承座設計的油溝為軸承的軸向，潤滑油通過端面進行潤滑，由此，軸承潤滑油路阻力大，潤滑油可直接噴濺到端蓋，造成密封油膜破壞。（2）潤滑油回油不暢。下軸承座只設計了單邊回油孔，而另一側的潤滑油則滯留在軸承單邊，當潤滑油累積到一定程度時，就會產生壓力沖擊密封端面，隨后造成單側油量過多而泄漏。（3）軸承座端蓋無擋油板。潤滑油進入軸承座內，隨著軸承的轉動，潤滑油在軸承座內隨意飛濺，由于油量較大，造成潤滑油直接從密封端面泄漏。
2.液壓系統中，潤滑油的壓力和流量控制設計不恰當
?。?）液壓系統中的壓力偏高。供油系統的設計壓力在0.15～0.20MPa，運轉中，密封環密封油膜能力幾乎不能承受此壓力，由此密封環密封失效，端面漏油嚴重。（2）液壓系統中的流量偏大。供油系統的設計流量為30L/min。由于流量大，造成軸端面密封失效。
3.安裝精度達不到要求
該粉碎機軸承座使用的密封為迷宮式密封，它依靠轉子運轉中密封環與端蓋之間相對運動，將填入迷宮的干油攪拌成油膜狀態，從而起到密封作用。該密封加工精度高，轉子密封環與端蓋的裝配精度高，如間隙小，容易發生摩擦磨損，從而降低密封性能。在實際的加工與安裝過程中，很難達到其精度要求。
三、改造軸承座和液壓系統
1.軸承座結構的改進原則
?。?）在軸承座上部、下部中間部位增設與軸承油溝匹配的潤滑油通道，確保潤滑油全部進入軸承內部。（2）在下部軸承座新增左右兩個回流油孔。（3）在左右端蓋上增設擋油板，擋油板與旋轉軸之間保持相應的間隙（間隙控制在0.50～1.0mm）。（4）保持原端蓋設計的部分迷宮式密封。（5）在左右端蓋外側新增特制的密封圈和調節壓蓋。密封圈和調節壓蓋可根據液壓系統的壓力、流量進行調節。
2.液壓系統的壓力和流量的調整原則
液壓系統的壓力和流量的調整原則是要保證軸承座內軸承運轉中潤滑良好。
四、粉碎機軸承座改進和液壓系統調整的實施
1.軸承座的結構改進
改進軸承座（圖2）的前后之分是相對于轉子軸的動力輸入和輸出而言，動力輸入端為后，輸出端為前。
工作時，供油系統將潤滑油從加油孔送入軸承，潤滑油Z終擠入前油腔和后油腔，并分別從前出油孔和后出油孔返回供油系統。油路的通暢為減小供油壓力提供了可能，避免了泄漏的發生。
為了進一步減小潤滑油對密封結構的壓力，前油腔和后油腔分別被設置在兩側端蓋上的擋油環分隔為兩部分，從而將大部分潤滑油阻擋在擋油環和軸承之間，減少了擋油環和端蓋端面之間的潤滑油，進一步避免了泄漏。
為了方便密封圈的安裝，將密封圈設置在壓蓋與端蓋之間。為了提高密封圈的密封效果，其截面為凹形，其凹槽朝向軸承方向，在將其壓緊的過程中通過變形使其進一步保證與轉子軸之間的接觸。
2.液壓系統的壓力和流量的調整
根據上述分析，必須重新校核粉碎機供油系統的壓力和流量，校核的方式有兩種：（1）重新核定系統的參數。（2）根據現場實際，采用標定的方式，對流量和壓力進行核定。
比較以上兩種校核：種方式繁瑣，對粉碎機載荷系統參數的獲取不夠準確，相當于重新設計整個液壓系統。第二種方式較簡單，也容易操作。因此，采用第二種校核方式。（1）確定系統壓力。因供油系統的標準壓力范圍在0.15～0.20MPa之間，而通過現場的實際標定，滿足軸承座內軸承潤滑的壓力只需0.10～0.13MPa，由此初步核定，潤滑軸承的油壓為0.12MPa，并在系統中增設溢流閥。（2）確定系統流量。粉碎機供油系統的標準流量為30L/min，而軸承潤滑并不需要如此大的流量，通過現場的實際標定，軸承潤滑的流量只需18～23L/min，由此初步核定，軸承的液壓油流量為20L/min，并在系統中增設調節閥。（3）校核平衡。允許系統壓力和流量可在一定范圍內進行微調，以此保證軸承的需要。經過以上步驟的校核，粉碎機轉子軸承座內軸承潤滑的條件為壓力在0.10～0.13Pa之間，流量為18～23L/minZ為適合。
五、效果
（1）解決了軸承座泄漏的問題。（2）完全滿足粉碎機的運行，不論在低轉速或高轉速條件下，軸承座內的軸承未出現因潤滑條件不良而引起的軸承發熱、損壞等故障。（3）優化粉碎機供油系統的配置，系統壓力、流量與現場實際更加適合，更為合理。（4）減少液壓油和密封備件的消耗，改進后每年可節約3萬元。
參考文獻：
[1] 陳匡民. 潤滑與密封 [M]. 成都科技大學出版社，1992.
[2] 華中工學院標準化與計量測試教研室. 互換性與技術測量[M]. 華中工學院出版社，1989．
[3] 許鎮宇，邱宣懷. 機械零件 [M]. 高等教育出版社，1998．
[4] 郭芝俊，左寶山，張桂芳，張寶興. 機械設計便覽 [M]. 天津科學技術出版社，1990.
[5] 許德珠.機械設計基礎 [M]. 高等教育出版社，1988.
為了進一步減小潤滑油對密封結構的壓力，前油腔和后油腔分別被設置在兩側端蓋上的擋油環分隔為兩部分，從而將大部分潤滑油阻擋在擋油環和軸承之間，減少了擋油環和端蓋端面之間的潤滑油，進一步避免了泄漏。
為了方便密封圈的安裝，將密封圈設置在壓蓋與端蓋之間。為了提高密封圈的密封效果，其截面為凹形，其凹槽朝向軸承方向，在將其壓緊的過程中通過變形使其進一步保證與轉子軸之間的接觸。
2.液壓系統的壓力和流量的調整
根據上述分析，必須重新校核粉碎機供油系統的壓力和流量，校核的方式有兩種：（1）重新核定系統的參數。（2）根據現場實際，采用標定的方式，對流量和壓力進行核定。
比較以上兩種校核：種方式繁瑣，對粉碎機載荷系統參數的獲取不夠準確，相當于重新設計整個液壓系統。第二種方式較簡單，也容易操作。因此，采用第二種校核方式。（1）確定系統壓力。因供油系統的標準壓力范圍在0.15～0.20MPa之間，而通過現場的實際標定，滿足軸承座內軸承潤滑的壓力只需0.10～0.13MPa，由此初步核定，潤滑軸承的油壓為0.12MPa，并在系統中增設溢流閥。（2）確定系統流量。粉碎機供油系統的標準流量為30L/min，而軸承潤滑并不需要如此大的流量，通過現場的實際標定，軸承潤滑的流量只需18～23L/min，由此初步核定，軸承的液壓油流量為20L/min，并在系統中增設調節閥。（3）校核平衡。允許系統壓力和流量可在一定范圍內進行微調，以此保證軸承的需要。經過以上步驟的校核，粉碎機轉子軸承座內軸承潤滑的條件為壓力在0.10～0.13Pa之間，流量為18～23L/minZ為適合。
五、效果
（1）解決了軸承座泄漏的問題。（2）完全滿足粉碎機的運行，不論在低轉速或高轉速條件下，軸承座內的軸承未出現因潤滑條件不良而引起的軸承發熱、損壞等故障。（3）優化粉碎機供油系統的配置，系統壓力、流量與現場實際更加適合，更為合理。（4）減少液壓油和密封備件的消耗，改進后每年可節約3萬元。
參考文獻：
[1] 陳匡民. 潤滑與密封 [M]. 成都科技大學出版社，1992.
[2] 華中工學院標準化與計量測試教研室. 互換性與技術測量[M]. 華中工學院出版社，1989．
[3] 許鎮宇，邱宣懷. 機械零件 [M]. 高等教育出版社，1998．
[4] 郭芝俊，左寶山，張桂芳，張寶興. 機械設計便覽 [M]. 天津科學技術出版社，1990.
[5] 許德珠.機械設計基礎 [M]. 高等教育出版社，1988.
來源：《中國設備工程》2009年11期
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