單段破碎機主軸密封問題與改進

作者：紅星機器  發表(biao)于： 2016-01-09 16:10:11

楊帥軍老師 紅星技術工程師

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單段破碎機由于工(gong)作環(huan)境(jing)惡劣，經常會出現機(ji)(ji)械故障(zhang)(zhang)等問(wen)題(ti)，其大多數故障(zhang)(zhang)均因為(wei)主軸密封問(wen)題(ti)引起。該設備主軸密封方式(shi)采用簡單的密封圈密封，密封效果不好，縮短(duan)了軸承壽(shou)命。良好的主軸密封結(jie)構(gou)是延長破碎機(ji)(ji)使用壽(shou)命和提升工(gong)作效率的關鍵。本文(wen)針對單段破碎機(ji)(ji)的工(gong)作條(tiao)件(jian)和環(huan)境(jing)，對主軸密封結(jie)構(gou)進行研究和改進，降低了整機(ji)(ji)故障(zhang)(zhang)率和維(wei)護(hu)成(cheng)本。

常用密封形式

單段破碎機主(zhu)軸密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)屬于動密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)范疇，按(an)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)件和(he)轉(zhuan)動件是否接(jie)(jie)觸(chu)，可(ke)分(fen)(fen)為(wei)接(jie)(jie)觸(chu)式(shi)(shi)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)和(he)非(fei)(fei)接(jie)(jie)觸(chu)式(shi)(shi)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)；按(an)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)件的接(jie)(jie)觸(chu)位置又可(ke)分(fen)(fen)為(wei)徑(jing)向密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)、端(duan)面密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)和(he)平(ping)板密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)，其中徑(jing)向密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)分(fen)(fen)為(wei)填料式(shi)(shi)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)和(he)剖環式(shi)(shi)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)，端(duan)面密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)又分(fen)(fen)為(wei)機械式(shi)(shi)和(he)水壓式(shi)(shi)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)。非(fei)(fei)接(jie)(jie)觸(chu)式(shi)(shi)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)包括離心(xin)密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)、螺旋密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)、迷宮密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)和(he)浮環密(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)等。

目(mu)(mu)前，單段破(po)碎機主軸(zhou)(zhou)常用(yong)的(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)形(xing)式主要有(you)油(you)封(feng)(feng)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)和迷宮(gong)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)。油(you)封(feng)(feng)采用(yong)骨架型(xing)唇形(xing)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)圈(quan)，在自由狀(zhuang)態(tai)下，其內徑(jing)比(bi)軸(zhou)(zhou)徑(jing)小，即(ji)有(you)一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)過盈(ying)量，密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)圈(quan)裝(zhuang)到(dao)軸(zhou)(zhou)上后，其刃口的(de)(de)(de)(de)壓力和自緊(jin)彈簧的(de)(de)(de)(de)伸(shen)縮力對密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)軸(zhou)(zhou)產生一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)徑(jing)向抱緊(jin)力，遮斷泄(xie)漏(lou)間隙(xi)，達到(dao)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)；迷宮(gong)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)是在轉軸(zhou)(zhou)周圍設置若干個依次排(pai)列的(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)齒，齒與(yu)齒之間形(xing)成一(yi)(yi)系列截流間隙(xi)與(yu)膨脹空腔，被(bei)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)介(jie)質在通(tong)過曲折迷宮(gong)的(de)(de)(de)(de)間隙(xi)時產生節流效應而達到(dao)阻漏(lou)的(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)。

失效原因分析

1、單段破(po)碎(sui)機在破(po)碎(sui)廢棄(qi)物料時(shi)(shi)(shi)，會產生大量的(de)(de)(de)碎(sui)屑和(he)粉塵，微細顆粒在破(po)碎(sui)機工作時(shi)(shi)(shi)，會沿著主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)間(jian)隙(xi)進入到軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)座中(zhong)(zhong)，粘(zhan)附在軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)脂和(he)滾道間(jian)，這(zhe)增大了(le)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)(de)阻尼，惡化了(le)潤(run)滑(hua)條件，導(dao)(dao)致軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)過早(zao)失效；同時(shi)(shi)(shi)，在破(po)碎(sui)含水(shui)量高(gao)的(de)(de)(de)物料時(shi)(shi)(shi)，破(po)碎(sui)過程中(zhong)(zhong)刀具對物料的(de)(de)(de)壓縮(suo)、拉扯、嚙合、剪切會濺射出(chu)大量的(de)(de)(de)水(shui)滴，在沒有軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)阻擋的(de)(de)(de)情況下，易沿軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)間(jian)隙(xi)進入到軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)中(zhong)(zhong)，導(dao)(dao)致軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)過早(zao)失效，從(cong)而(er)導(dao)(dao)致破(po)碎(sui)機故障。

2、破(po)碎(sui)機(ji)主(zhu)軸軸承密封采用骨(gu)架型(xing)唇(chun)形(xing)(xing)密封圈(quan)，清晰簡單，易(yi)于裝配，但密封效果不好。因骨(gu)架型(xing)唇(chun)形(xing)(xing)密封圈(quan)安裝位置靠近刀箱側，刀箱中破(po)碎(sui)的物料易(yi)從壁(bi)板與主(zhu)軸之間的間隙(xi)飛出，直(zhi)接(jie)擠壓密封圈(quan)致(zhi)(zhi)其變形(xing)(xing)，出現(xian)楔(xie)形(xing)(xing)間隙(xi)，導致(zhi)(zhi)密封失效。

3、由于使(shi)用骨架型唇形密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)圈達不到理想的(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)，針對單段破(po)碎機(ji)主軸(zhou)的(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)，設計(ji)迷宮密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)，如圖(tu)2所示。迷宮密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)主要(yao)由前(qian)(qian)(qian)螺(luo)(luo)帽和(he)(he)前(qian)(qian)(qian)小(xiao)(xiao)蓋等組成，能很好(hao)地承受破(po)碎物料對其(qi)的(de)沖(chong)擊破(po)壞；前(qian)(qian)(qian)螺(luo)(luo)帽與(yu)前(qian)(qian)(qian)小(xiao)(xiao)蓋之間存在間隙，無(wu)固體接觸，無(wu)須(xu)潤(run)滑。但迷宮密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)主要(yao)在高壓(ya)(ya)高速(su)的(de)場合密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)好(hao)，而破(po)碎機(ji)主軸(zhou)轉速(su)低，壓(ya)(ya)力小(xiao)(xiao)，用迷宮密(mi)(mi)(mi)封(feng)(feng)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)不佳，碎屑(xie)和(he)(he)粉塵(chen)易從前(qian)(qian)(qian)螺(luo)(luo)帽和(he)(he)前(qian)(qian)(qian)小(xiao)(xiao)蓋之間的(de)間隙進入軸(zhou)承，致使(shi)軸(zhou)承過早失效(xiao)(xiao)。

總之，單段(duan)破(po)碎機(ji)的(de)(de)壽(shou)命(ming)主(zhu)要取(qu)決(jue)于(yu)軸(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)壽(shou)命(ming)，軸(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)壽(shou)命(ming)主(zhu)要取(qu)決(jue)于(yu)軸(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)密(mi)封(feng)和潤滑。如果(guo)單段(duan)破(po)碎機(ji)密(mi)封(feng)設計不合理或(huo)密(mi)封(feng)件在工(gong)作(zuo)中被(bei)破(po)壞，極易造(zao)成軸(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)密(mi)封(feng)腔(qiang)內進(jin)水、碎屑和灰塵(chen)，導致軸(zhou)(zhou)承(cheng)破(po)壞，致使(shi)單段(duan)破(po)碎機(ji)故障。

主軸密封的改進設計

針對油封和迷宮密封的(de)不(bu)足，我們(men)提出(chu)一種適用于單段破(po)碎機的(de)主軸密封結構(gou)——油封和迷宮密封的(de)組合式密封結構(gou)。

1、結構設計

組合(he)密封(feng)結構(gou)(gou)主要由前(qian)(qian)小蓋(gai)(gai)、前(qian)(qian)螺帽(mao)(mao)、骨架型(xing)唇形密封(feng)圈和軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)座固(gu)定(ding)(ding)座組成，前(qian)(qian)螺帽(mao)(mao)的(de)(de)軸(zhou)(zhou)(zhou)向長(chang)(chang)度加(jia)(jia)長(chang)(chang)，并在其(qi)(qi)上(shang)(shang)設計(ji)迷(mi)宮密封(feng)結構(gou)(gou)。軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)座固(gu)定(ding)(ding)座上(shang)(shang)開有排料孔(kong)。前(qian)(qian)螺帽(mao)(mao)緊(jin)(jin)(jin)(jin)配(pei)(pei)合(he)在軸(zhou)(zhou)(zhou)上(shang)(shang)，隨軸(zhou)(zhou)(zhou)一(yi)起轉(zhuan)(zhuan)動(dong)；其(qi)(qi)一(yi)端通過(guo)軸(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)軸(zhou)(zhou)(zhou)肩定(ding)(ding)位，凸槽用(yong)于對(dui)(dui)前(qian)(qian)小蓋(gai)(gai)的(de)(de)機械密封(feng)，另一(yi)加(jia)(jia)長(chang)(chang)的(de)(de)凸槽用(yong)于對(dui)(dui)軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)內圈的(de)(de)緊(jin)(jin)(jin)(jin)固(gu)。前(qian)(qian)小蓋(gai)(gai)緊(jin)(jin)(jin)(jin)裝配(pei)(pei)在軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)座固(gu)定(ding)(ding)座，不隨軸(zhou)(zhou)(zhou)一(yi)起轉(zhuan)(zhuan)動(dong)；其(qi)(qi)一(yi)端緊(jin)(jin)(jin)(jin)靠在前(qian)(qian)螺帽(mao)(mao)的(de)(de)端面(mian)，另一(yi)端與軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)座貼合(he)。骨架型(xing)唇形密封(feng)圈緊(jin)(jin)(jin)(jin)裝配(pei)(pei)在前(qian)(qian)小蓋(gai)(gai)的(de)(de)內孔(kong)中，橡(xiang)膠唇部與主軸(zhou)(zhou)(zhou)過(guo)盈配(pei)(pei)合(he)。

2、組(zu)合密封結構的特(te)性

組合(he)密封(feng)(feng)結構具(ju)有(you)油封(feng)(feng)密封(feng)(feng)的特性，同時彌補了(le)單段破(po)碎機中(zhong)油封(feng)(feng)密封(feng)(feng)的缺陷(xian)，具(ju)有(you)良好(hao)的密封(feng)(feng)效果(guo)(guo)。在靠近刀箱側添(tian)加迷宮密封(feng)(feng)結構，很好(hao)地保(bao)護了(le)骨(gu)架型唇(chun)形密封(feng)(feng)圈，使(shi)其(qi)不被(bei)濺射的碎屑破(po)壞(huai)；同時，迷宮密封(feng)(feng)也具(ju)有(you)密封(feng)(feng)作用，可(ke)以預防碎屑和液體進(jin)入到軸承(cheng)中(zhong)，具(ju)有(you)多重密封(feng)(feng)，保(bao)證了(le)軸承(cheng)的密封(feng)(feng)效果(guo)(guo)，延(yan)長了(le)破(po)碎機壽(shou)命(ming)。

與現有(you)單段破碎機軸(zhou)承(cheng)座(zuo)(zuo)安裝座(zuo)(zuo)相比，新(xin)的(de)組合密(mi)(mi)封(feng)結構(gou)中(zhong)，軸(zhou)承(cheng)座(zuo)(zuo)安裝座(zuo)(zuo)在其下(xia)側，開(kai)有(you)排料孔。傳統的(de)破碎機軸(zhou)承(cheng)座(zuo)(zuo)因只有(you)油(you)(you)封(feng)密(mi)(mi)封(feng)，為(wei)了增強密(mi)(mi)封(feng)性(xing)，軸(zhou)承(cheng)座(zuo)(zuo)安裝座(zuo)(zuo)往往也(ye)做成密(mi)(mi)封(feng)形式，防止外界灰(hui)塵(chen)進(jin)入(ru)軸(zhou)承(cheng)座(zuo)(zuo)。新(xin)設計的(de)組合密(mi)(mi)封(feng)結構(gou)，在油(you)(you)封(feng)靠(kao)近(jin)刀箱側新(xin)布置了迷宮密(mi)(mi)封(feng)，對軸(zhou)承(cheng)有(you)良好的(de)密(mi)(mi)封(feng)作用，故可在軸(zhou)承(cheng)座(zuo)(zuo)安裝座(zuo)(zuo)的(de)下(xia)側開(kai)1個(ge)排料口，使從主軸(zhou)軸(zhou)向間(jian)隙進(jin)入(ru)到軸(zhou)承(cheng)座(zuo)(zuo)固定座(zuo)(zuo)內腔的(de)碎屑和濺(jian)入(ru)的(de)液體可以從排料孔排出，避免了對軸(zhou)承(cheng)的(de)破壞。

單段破碎(sui)(sui)機(ji)工(gong)作(zuo)環境惡劣，其故障常常為主軸(zhou)軸(zhou)承異響或卡死，對(dui)此我們分(fen)析了主軸(zhou)的(de)(de)密封(feng)(feng)(feng)(feng)結(jie)構，結(jie)合單段破碎(sui)(sui)機(ji)的(de)(de)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)和(he)(he)結(jie)構特點(dian)，對(dui)其主軸(zhou)密封(feng)(feng)(feng)(feng)結(jie)構進(jin)行了改(gai)進(jin)，提出(chu)了油封(feng)(feng)(feng)(feng)和(he)(he)迷宮(gong)密封(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)組(zu)合密封(feng)(feng)(feng)(feng)結(jie)構，改(gai)善了主軸(zhou)的(de)(de)密封(feng)(feng)(feng)(feng)，延長了軸(zhou)承的(de)(de)使(shi)(shi)用壽命，增加(jia)了破碎(sui)(sui)機(ji)的(de)(de)產量。改(gai)進(jin)后的(de)(de)密封(feng)(feng)(feng)(feng)結(jie)構已經運用于破碎(sui)(sui)機(ji)的(de)(de)主軸(zhou)密封(feng)(feng)(feng)(feng)中，取(qu)得了良好的(de)(de)使(shi)(shi)用效果，降低了整機(ji)的(de)(de)故障率和(he)(he)維護成本，具(ju)有明顯的(de)(de)經濟(ji)效益。