單段破碎機主軸密封問題與改進

作者：紅星機器 發(fā)表于： 2016-01-09 16:10:11

楊帥軍老師 紅星技術(shù)工程師

獲取報價

單段破碎機由于工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常會出現(xiàn)機械故障等問題，其大多數(shù)故障均因為主軸密封問題引起。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)是延長破碎機使用壽命和提升工作效率的關(guān)鍵。本文針對單段破碎機的工作條件和環(huán)境，對主軸密封結(jié)構(gòu)進行研究和改進，降低了整機故障率和維護成本。

常用密封形式

單段破碎機主軸密封屬于動密封范疇，按密封件和轉(zhuǎn)動件是否接觸，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密封軸產(chǎn)生一定的徑向抱緊力，遮斷泄漏間隙，達到密封的目的；迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)置若干個依次排列的密封齒，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產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達到阻漏的目的。

失效原因分析

1、單段破碎機在破碎廢棄物料時，會產(chǎn)生大量的碎屑和粉塵，微細顆粒在破碎機工作時，會沿著主軸軸向間隙進入到軸承座中，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，在破碎含水量高的物料時，破碎過程中刀具對物料的壓縮、拉扯、嚙合、剪切會濺射出大量的水滴，在沒有軸向阻擋的情況下，易沿軸向間隙進入到軸承中，導(dǎo)致軸承過早失效，從而導(dǎo)致破碎機故障。

2、破碎機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不到理想的密封效果，針對單段破碎機主軸的密封，設(shè)計迷宮密封，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入軸承，致使軸承過早失效。

總之，單段破碎機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。如果單段破碎機密封設(shè)計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)進水、碎屑和灰塵，導(dǎo)致軸承破壞，致使單段破碎機故障。

主軸密封的改進設(shè)計

針對油封和迷宮密封的不足，我們提出一種適用于單段破碎機的主軸密封結(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

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；其一端通過軸的軸肩定位，凸槽用于對前小蓋的機械密封，另一加長的凸槽用于對軸承內(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；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，同時彌補了單段破碎機中油封密封的缺陷，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)，很好地保護了骨架型唇形密封圈，使其不被濺射的碎屑破壞；同時，迷宮密封也具有密封作用，可以預(yù)防碎屑和液體進入到軸承中，具有多重密封，保證了軸承的密封效果，延長了破碎機壽命。

與現(xiàn)有單段破碎機軸承座安裝座相比，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)的破碎機軸承座因只有油封密封，為了增強密封性，軸承座安裝座往往也做成密封形式，防止外界灰塵進入軸承座。新設(shè)計的組合密封結(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個排料口，使從主軸軸向間隙進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，避免了對軸承的破壞。

單段破碎機工作環(huán)境惡劣，其故障常常為主軸軸承異響或卡死，對此我們分析了主軸的密封結(jié)構(gòu)，結(jié)合單段破碎機的工作方式和結(jié)構(gòu)特點，對其主軸密封結(jié)構(gòu)進行了改進，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，增加了破碎機的產(chǎn)量。改進后的密封結(jié)構(gòu)已經(jīng)運用于破碎機的主軸密封中，取得了良好的使用效果，降低了整機的故障率和維護成本，具有明顯的經(jīng)濟效益。