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砼攪拌機(jī)軸端密封裝置
2012-11-20
作者：唐建新 袁為新
（煤炭科學(xué)研究總院南京研究所）
（煤炭科學(xué)研究總院南京研究所）
在研制HZL—30型連續(xù)式砼攪拌站時(shí)，對(duì)攪拌機(jī)軸端密封裝置進(jìn)行了較為深入的研究。在吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了新型組合式軸端密封裝置。
圖1是軸端密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
砼攪拌機(jī)的工作介質(zhì)是含有固體顆粒的砂漿，當(dāng)攪拌機(jī)工作時(shí)，它極易順著攪拌軸侵入軸端密封，使密封面產(chǎn)生劇烈磨損并導(dǎo)致Z終失效，進(jìn)而使攪拌軸及軸承等零件損壞。因此，軸端密封裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)攪拌機(jī)的性能都是至關(guān)重要的。
圖1是軸端密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
砼攪拌機(jī)的工作介質(zhì)是含有固體顆粒的砂漿，當(dāng)攪拌機(jī)工作時(shí)，它極易順著攪拌軸侵入軸端密封，使密封面產(chǎn)生劇烈磨損并導(dǎo)致Z終失效，進(jìn)而使攪拌軸及軸承等零件損壞。因此，軸端密封裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)攪拌機(jī)的性能都是至關(guān)重要的。
圖1
1.軸承；2.油封；3.支承座；4.油封；5.O形圈；6.攪拌機(jī)側(cè)板；7.調(diào)節(jié)螺釘；8.浮封環(huán)；9.軸；10、11.浮封座
1.軸承；2.油封；3.支承座；4.油封；5.O形圈；6.攪拌機(jī)側(cè)板；7.調(diào)節(jié)螺釘；8.浮封環(huán)；9.軸；10、11.浮封座
設(shè)計(jì)的軸端密封裝置由四道密封組成：
道是由浮封座10，軸端法蘭9及支承座殼體3之間的縫隙構(gòu)成的間隙密封，該密封和由注油口A注入的油脂將阻擋住大部分砂漿進(jìn)入到密封裝置中來(lái)。
第二道是由一對(duì)浮封環(huán)8和與之相配的O型圈5組成的浮環(huán)密封，這是Z主要的一道密封，也是整個(gè)軸端密封的關(guān)鍵。浮環(huán)密封的工作原理是：O型橡膠圈5在裝配時(shí)將受軸向壓縮產(chǎn)生變形，使它一方面在浮封座10、11和浮封環(huán)8之間起密封作用，另一方面使它能對(duì)兩個(gè)浮封環(huán)8加壓，使兩環(huán)端面之間產(chǎn)生一定的壓力，在這個(gè)壓力作用下，兩環(huán)端面緊密貼合形成密封。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其中一個(gè)浮封環(huán)(動(dòng)環(huán))將隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，而另一個(gè)環(huán)(靜環(huán))則靜止不動(dòng)。當(dāng)密封面產(chǎn)生磨損之后，由于O型圈5的作用，兩環(huán)將自動(dòng)作軸向移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，使密封繼續(xù)保持作用。
通過(guò)油口B可以往浮環(huán)密封內(nèi)腔注入潤(rùn)滑油(脂)，以潤(rùn)滑和冷卻密封面。
第三道和第四道密封分別由油封4和油封2組成，油封4的作用主要是用來(lái)防止浮環(huán)密封內(nèi)腔中的潤(rùn)滑油(脂)向外泄漏，同時(shí)也可以用來(lái)阻擋砂漿。但是如果前兩道密封失效，在砂漿源源不斷地進(jìn)入內(nèi)腔的情況下，油封4的密封作用是很難保持長(zhǎng)久的。為此我們?cè)谟头?和2之間的支承座殼體3上設(shè)計(jì)了一個(gè)漏漿孔，利用疏導(dǎo)的方法，將前三道密封失效后滲漏的絕大部分砂漿，通過(guò)漏漿孔排泄到支承座殼體之外，這樣即使發(fā)生漏漿，在第四道密封的保護(hù)下，滾動(dòng)軸承1也可以避免受到砂漿的侵蝕。同時(shí)通過(guò)對(duì)漏漿孔的觀察，可以了解前三道密封的工作情況，以便及時(shí)更換和維修，避免發(fā)生更大的故障。
上述密封裝置的使用性能很大程度上取決于其裝配質(zhì)量，特別是浮環(huán)密封，其裝配質(zhì)量更是直接影響該組合密封的使用效果。可以認(rèn)為在裝配時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)除了新的且保管完善的軸承、密封件外，其余零件裝配前均應(yīng)用煤油清洗干凈，并去除上面的銳棱和毛刺；
(2)浮封環(huán)必須成對(duì)使用，不允許將新舊兩個(gè)半環(huán)裝在一起使用，O型密封圈用后應(yīng)全部報(bào)廢；
(3)安裝O型密封圈時(shí)，應(yīng)使其均勻地靠座在浮封環(huán)的擋口處，不得扭曲；
(4)將準(zhǔn)備好的密封環(huán)分別安放到浮封座里時(shí)，應(yīng)確保密封環(huán)放置平正，安放時(shí)可以用手指按壓密封環(huán)，但決不可使用螺絲刀等尖銳工具；
(5)在將兩密封環(huán)貼合到一起之前，應(yīng)先在兩密封接觸面上涂一薄層油，但不要使油接觸除密封面以外的其它部位。涂油時(shí)不可使絨布、線頭等污物殘留在密封接觸面上。
除了以上幾點(diǎn)，密封面之間的工作壓力對(duì)密封效果的影響也很大。壓力過(guò)大，將使密封面磨損加劇。壓力過(guò)小，又不足以使密封面緊密貼合和補(bǔ)償磨損量。根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料，密封面之間的工作壓力一般控制在0.35MPa～0.70Mpa之間較為適宜。但從目前國(guó)內(nèi)砼攪拌機(jī)所用的軸端密封裝置結(jié)構(gòu)來(lái)看，對(duì)工作壓力的大小都是不能控制和調(diào)整的。實(shí)際工作壓力受到如攪拌軸、攪拌筒等零件加工尺寸的影響。這樣一來(lái)不僅對(duì)這些零件的加工精度要求較高，而且裝配后的實(shí)際工作壓力仍然無(wú)從知道。為了能控制和調(diào)整密封面之間的工作壓力，我們?cè)谳S端法蘭9上設(shè)計(jì)了兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘7，用以調(diào)節(jié)浮封座10的軸向位置，達(dá)到控制工作壓力的目的。
由于浮環(huán)密封的性能同裝配質(zhì)量關(guān)系很大，因此裝配后還應(yīng)對(duì)密封情況進(jìn)行檢驗(yàn)。但裝配后由于整個(gè)密封都處于支承座殼體之中，不便于觀察和測(cè)量，所以目前國(guó)內(nèi)許多攪拌機(jī)軸端密封在裝配后都不做檢驗(yàn)，裝配質(zhì)量的好壞都只是憑裝配人員和檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定，因此難以保證密封的可靠性。
為了檢驗(yàn)密封的裝配質(zhì)量和密封效果，我們利用注油口B對(duì)密封組件進(jìn)行氣密性能試驗(yàn)。即通過(guò)注油口B將壓縮空氣通到浮環(huán)密封的內(nèi)腔，當(dāng)壓力達(dá)到0.035MPa～0.07 Mpa時(shí)關(guān)閉氣閥，然后通過(guò)壓力表觀察密封情況。如關(guān)閉氣閥后能保持壓力5分鐘以上，則視為合格。否則應(yīng)重新裝配。
由于在設(shè)計(jì)、裝配和檢驗(yàn)等方面我們都做了較為細(xì)致的工作，因此在我們進(jìn)行攪拌機(jī)試驗(yàn)的幾個(gè)月中，上述密封裝置使用效果良好，未發(fā)生泄漏現(xiàn)象，可以滿足砼攪拌機(jī)對(duì)密封裝置的要求。
第二道是由一對(duì)浮封環(huán)8和與之相配的O型圈5組成的浮環(huán)密封，這是Z主要的一道密封，也是整個(gè)軸端密封的關(guān)鍵。浮環(huán)密封的工作原理是：O型橡膠圈5在裝配時(shí)將受軸向壓縮產(chǎn)生變形，使它一方面在浮封座10、11和浮封環(huán)8之間起密封作用，另一方面使它能對(duì)兩個(gè)浮封環(huán)8加壓，使兩環(huán)端面之間產(chǎn)生一定的壓力，在這個(gè)壓力作用下，兩環(huán)端面緊密貼合形成密封。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其中一個(gè)浮封環(huán)(動(dòng)環(huán))將隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，而另一個(gè)環(huán)(靜環(huán))則靜止不動(dòng)。當(dāng)密封面產(chǎn)生磨損之后，由于O型圈5的作用，兩環(huán)將自動(dòng)作軸向移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，使密封繼續(xù)保持作用。
通過(guò)油口B可以往浮環(huán)密封內(nèi)腔注入潤(rùn)滑油(脂)，以潤(rùn)滑和冷卻密封面。
第三道和第四道密封分別由油封4和油封2組成，油封4的作用主要是用來(lái)防止浮環(huán)密封內(nèi)腔中的潤(rùn)滑油(脂)向外泄漏，同時(shí)也可以用來(lái)阻擋砂漿。但是如果前兩道密封失效，在砂漿源源不斷地進(jìn)入內(nèi)腔的情況下，油封4的密封作用是很難保持長(zhǎng)久的。為此我們?cè)谟头?和2之間的支承座殼體3上設(shè)計(jì)了一個(gè)漏漿孔，利用疏導(dǎo)的方法，將前三道密封失效后滲漏的絕大部分砂漿，通過(guò)漏漿孔排泄到支承座殼體之外，這樣即使發(fā)生漏漿，在第四道密封的保護(hù)下，滾動(dòng)軸承1也可以避免受到砂漿的侵蝕。同時(shí)通過(guò)對(duì)漏漿孔的觀察，可以了解前三道密封的工作情況，以便及時(shí)更換和維修，避免發(fā)生更大的故障。
上述密封裝置的使用性能很大程度上取決于其裝配質(zhì)量，特別是浮環(huán)密封，其裝配質(zhì)量更是直接影響該組合密封的使用效果。可以認(rèn)為在裝配時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)除了新的且保管完善的軸承、密封件外，其余零件裝配前均應(yīng)用煤油清洗干凈，并去除上面的銳棱和毛刺；
(2)浮封環(huán)必須成對(duì)使用，不允許將新舊兩個(gè)半環(huán)裝在一起使用，O型密封圈用后應(yīng)全部報(bào)廢；
(3)安裝O型密封圈時(shí)，應(yīng)使其均勻地靠座在浮封環(huán)的擋口處，不得扭曲；
(4)將準(zhǔn)備好的密封環(huán)分別安放到浮封座里時(shí)，應(yīng)確保密封環(huán)放置平正，安放時(shí)可以用手指按壓密封環(huán)，但決不可使用螺絲刀等尖銳工具；
(5)在將兩密封環(huán)貼合到一起之前，應(yīng)先在兩密封接觸面上涂一薄層油，但不要使油接觸除密封面以外的其它部位。涂油時(shí)不可使絨布、線頭等污物殘留在密封接觸面上。
除了以上幾點(diǎn)，密封面之間的工作壓力對(duì)密封效果的影響也很大。壓力過(guò)大，將使密封面磨損加劇。壓力過(guò)小，又不足以使密封面緊密貼合和補(bǔ)償磨損量。根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料，密封面之間的工作壓力一般控制在0.35MPa～0.70Mpa之間較為適宜。但從目前國(guó)內(nèi)砼攪拌機(jī)所用的軸端密封裝置結(jié)構(gòu)來(lái)看，對(duì)工作壓力的大小都是不能控制和調(diào)整的。實(shí)際工作壓力受到如攪拌軸、攪拌筒等零件加工尺寸的影響。這樣一來(lái)不僅對(duì)這些零件的加工精度要求較高，而且裝配后的實(shí)際工作壓力仍然無(wú)從知道。為了能控制和調(diào)整密封面之間的工作壓力，我們?cè)谳S端法蘭9上設(shè)計(jì)了兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘7，用以調(diào)節(jié)浮封座10的軸向位置，達(dá)到控制工作壓力的目的。
由于浮環(huán)密封的性能同裝配質(zhì)量關(guān)系很大，因此裝配后還應(yīng)對(duì)密封情況進(jìn)行檢驗(yàn)。但裝配后由于整個(gè)密封都處于支承座殼體之中，不便于觀察和測(cè)量，所以目前國(guó)內(nèi)許多攪拌機(jī)軸端密封在裝配后都不做檢驗(yàn)，裝配質(zhì)量的好壞都只是憑裝配人員和檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定，因此難以保證密封的可靠性。
為了檢驗(yàn)密封的裝配質(zhì)量和密封效果，我們利用注油口B對(duì)密封組件進(jìn)行氣密性能試驗(yàn)。即通過(guò)注油口B將壓縮空氣通到浮環(huán)密封的內(nèi)腔，當(dāng)壓力達(dá)到0.035MPa～0.07 Mpa時(shí)關(guān)閉氣閥，然后通過(guò)壓力表觀察密封情況。如關(guān)閉氣閥后能保持壓力5分鐘以上，則視為合格。否則應(yīng)重新裝配。
由于在設(shè)計(jì)、裝配和檢驗(yàn)等方面我們都做了較為細(xì)致的工作，因此在我們進(jìn)行攪拌機(jī)試驗(yàn)的幾個(gè)月中，上述密封裝置使用效果良好，未發(fā)生泄漏現(xiàn)象，可以滿足砼攪拌機(jī)對(duì)密封裝置的要求。
來(lái)源：《機(jī)械設(shè)計(jì)》1998年第15卷第7期
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