振动筛轴承箱密封分析与改进

2017-04-07 07:34:12 NSK 653

沥青混凝土搅拌设备拌制沥青混凝土混合料时,储存在不同料斗内的冷砂石料经给料器粗配后进入干燥滚筒,在干燥滚筒内进行烘干、加热的同时又被混合在一起。筛分装置的作用在于把热矿料提升机送来的砂石料按不同粒径重新分开,以便在拌和之前分别进行精确计量。
  目前在搅拌设备中广泛应用的是双轴振动筛,通过2根倾斜布置的偏心轴同步旋转,使倾斜放置的筛网产生定向振动而筛分物料。本文对振动筛轴承箱密封的机理及漏油原因进行了分析,并提出改进措施。

1设备结构及运行状况

  1.1设备结构
  中联重科生产的振动筛采用双轴振动筛的型式,通过设在2根轴上的偏心块旋转时产生的离心力的作用,使倾斜放置的筛网产生定向振动而筛分物料。如图1所示,偏心振动轴的两端由2个轴承13支承,轴承座14装在保护管总成15内,轴10的两端均有偏心块Ⅰ和偏心块Ⅱ,通过同时调整偏心块Ⅱ的数量,来改变振动筛振幅的大小,保护管总成15内装有润滑油润滑轴承13。
  1.2轴端密封结构
  偏心振动轴轴端的密封采用非接触式迷宫密封与离心密封相结合的组合密封,作旋转运动的迷宫密封环和固定不动的轴承端盖之间有4个1mm的环形间隙,且在间隙内填充润滑脂来实现密封,作旋转运动的甩油盘借离心力的作用将润滑油沿径甩出,阻止润滑油进入漏泄缝隙处。在迷宫密封环的左端有迷宫式密封槽,从轴承端盖处加入润滑脂,通过这几个方法达到密封目的。由于耦合零件有相对运动,所以该处的密封为动密封,图1为原设计轴承的密封结构示意图,轴承座2、轴承端盖9、保护管总成15组成一个轴承箱。图2为原设计的轴承箱润滑油的油位示意图。

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  1.3运行状况
  图1所示的结构在投入运行中,轴承是由轴承箱内浸式润滑的,偏心轴的两端都伸出轴承箱,偏心轴高速旋转,轴承箱的密封则成了一个难题。中联重科采用迷宫密封的型式,迷宫密封在轴的径向上有间隙,间隙小则密封效果好,但对零件的加工精度要求高,各零件的径向跳动、端面跳动和尺寸公差等等都会影响密封效果,且轴承温升高,旋转密封件甚至会磨擦烧坏。另外,润滑油油面的高度也影响密封效果。据售后服务反映,存在密封漏油严重、沿轴承端盖向下流,且还有大块润滑脂下流等情况,成为制约设备安全运行的难题,并且频繁的补油也增加了成本及维护工作量。

2 漏油原因分析

  如图3所示,迷宫密封是在旋转的迷宫密封盖上设有3个依次排列的环形密封齿,齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔,被密封的润滑油在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到密封的目的,其密封效果与间隙(迷宫密封盖齿尖与轴承端盖之间的间隙)、齿尖锐程度、密封齿形状、齿距、迷宫的数量、通道的长度和截面形状及粗糙度等有关。
  根据其密封机理,分析轴承箱的漏油原因如下:

  (1)迷宫密封的结构原因。
  迷宫密封件为装在旋转振动轴上的直通迷宫密封盖,受轴向尺寸的限制,迷宫通道的长度和齿间距都很小。从图1可看出,迷宫密封盖的齿尖不在轴承端盖的直通处,迷宫密封盖与轴承端盖只有3mm的通道间隙,而且还是斜面,圆周方向间隙不匀,密封齿尖较钝,齿尖厚度大于1.5mm,一般流道长、齿顶尖时阻力大,压差损失显著,泄漏量减少,否则反之;另外,迷宫密封盖是装在旋转振动轴上,振动轴及迷宫密封盖的制造精度、装配精度都影响密封效果。
  因此,以上结构上的不足和缺陷是导致轴承箱漏油的直接原因。出现漏油现象之后,曾适当减小间隙,但轴承处温升较高,还采用过将迷宫密封盖与轴承端盖选配装配,效果均不理想。
  (2)辅助密封未调整到位。
  如图1所示,从润滑油管总成11注入的润滑脂不能很好地到达迷宫密封盖4的齿尖处,没有形成辅助密封,是漏油的间接原因之一。
  (3)润滑方式及轴承箱原因
  轴承箱的轴承处体积狭小,轴承至密封的轴向长度短,造成密封距离短、流动阻力小,而在轴高速旋转时轴承箱形成的内压将润滑油向轴承箱的外侧挤压造成泄漏。
  体积相对狭小而密闭性较好的轴承箱,在运行过程中,其轴承处的温升易造成箱体内的微正压,加之箱体内旋转件的鼓风效应和迷宫密封的透气效应,也使润滑油较易泄漏。
  (4)运行工况的影响
  ①图1甩油盘8的半径为95mm,润滑油油面上平面至轴中心的高度为85mm,即甩油盘有10mm浸在润滑油中,轴旋转时甩油盘会将润滑油甩起来,而轴承箱内的微正压则会将甩起来的油挤向迷宫密封盖和轴承端盖处的间隙内,加剧了漏油。
  ②图2所示的油面高度实际上控制不了,实际运行中油面与油标的出口平面齐平,这间接地提高了油面高度,导致漏油更严重。

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  ③图1润滑油管总成11注入的润滑脂没有进到迷宫密封盖的齿尖处,而迷宫密封盖与轴承端盖只有3mm的通道间隙,而且还是斜面,该处的辅助密封形同虚设,没有产生效果。

3 改进措施

  3.1改变迷宫密封的结构
  改进后的轴承箱结构见图4。利用螺杆泵原理,当液体介质沿间隙渗漏时,借螺旋作用而将液体介质赶回去,将迷宫密封盖的3圈环形密封盖的螺纹设计为左右旋向各1个,安装时要根据轴的旋转方向注意螺纹的旋向。

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  3.2甩油盘的结构改进
  改变甩油盘的结构,将直径由φ190改为φ176,使之不浸入润滑油中,起挡油盘作用,阻止润滑油从迷宫密封盖与轴承端盖之间的缝隙中向外挤。
  3.3辅助密封的调整方法
  从图4可看出,迷宫密封盖的螺旋部分与轴承端盖有12mm的间隙通道,用加压油枪将润滑脂从润滑油管总成的油嘴处加入,偏心振动轴边旋转边加入润滑脂,使油脂完全进入通道间隙的螺纹处,真正起到辅助密封的作用。
  3.4润滑油面高度的控制
  将润滑油的油面高度调整为32~40mm,保护套管的内径为φ260,则油面至套管中心的距离为90~98mm。
  对图2中控制油位的油标进行改进,如图6所示,油面的尺寸90mm时,正好与油位的油标齐平,且甩油盘的半径改为88mm,也不会浸入油中将油甩起。另从图4可看出尺寸102mm是润滑油从保护套管总成进入轴承座的油孔的中心线,因此将油标控制在尺寸102mm,工作时拧下油标检查油位,当油标杆下面无润滑油时,则表明润滑油位过低,应马上添加润滑油,油孔的直径为φ10,表明还有5mm的油面保护高度,不致使轴承处于干磨擦状态。
  经过以上分析后,对一台振动筛作了上述改进,同时按上述方法进行调试,这台振动筛现已在工地运行了半年多,未出现漏油现象,密封效果良好,达到了预期的效果。