雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)軸端密封的改進(jìn)

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1、雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)軸端密封的改進(jìn) （樊延良 青島科尼樂機(jī)械設(shè)備有限公司） 【摘要】介紹了雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)軸端密封的兩種主要形式及其缺陷和解決方法。推出了一種改進(jìn)型軸端密封，有效的解決了漏漿問題，延長了密封時間。 【關(guān)鍵詞】混凝攪拌機(jī)。軸端密封，定動間隙。軸端漏漿 在雙臥軸攪拌機(jī)的設(shè)計中，軸端密封是需要重點(diǎn)考慮的部分之一。軸端密封位于攪拌機(jī)的攪拌軸上，處于攪拌葉片(殼體內(nèi))與支撐軸承(殼體外)之間。如圖1所示，除支撐軸承組件外，其余零件均為軸端密封的組成部分。其作用是防止攪拌機(jī)在工作時砼泥漿由定動間隙(即固定在殼體上的元件與旋轉(zhuǎn)元件之間的間隙)向殼體外擠出，俗稱軸端漏漿。因

2、泥漿中含有砂子等固體顆粒，一旦從殼體內(nèi)擠入定動間隙，固體顆粒將在定動元件中產(chǎn)生研磨作用，磨損定動元件。若泥漿堵塞了潤滑油口，泥漿在定動間隙內(nèi)部分硬化，磨損將加快，對定動元件的損壞也將加快并導(dǎo)致軸端漏漿。若泥漿突破支撐軸承組件密封，進(jìn)入并破壞軸承。將造成整機(jī)無法正常工作。 圖1 開式迷宮密封結(jié)構(gòu)圖 1.支撐軸承組件 2.轉(zhuǎn)環(huán)轂 3.攪拌軸 4.J型油封 5.滑環(huán)轂 6.浮動密封環(huán) 7.擋圈 8.蓋板 9.油杯 lO.密封圈 11.注油組件 12.攪拌機(jī)殼體 1.軸端密封的改進(jìn)歷程 1.1 開式迷宮密封 早期攪拌機(jī)的軸端密封采用組合式軸端密封結(jié)構(gòu)，亦稱開式迷宮密封。如圖l所示，支撐軸

3、承組件固定在攪拌機(jī)殼體上，轉(zhuǎn)環(huán)轂由螺釘固定在攪拌軸上，擋圈被固定在攪拌軸與轉(zhuǎn)環(huán)轂之間，三者組成轉(zhuǎn)動體。滑環(huán)轂固定在攪拌機(jī)殼體上，通過密封圈來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)環(huán)轂與滑環(huán)轂對浮動密封環(huán)的壓力。而J型油封可阻止?jié)櫥拖蚧h(huán)轂外溢出。蓋板固定在殼體上，其厚度根據(jù)裝配后實(shí)際測定，保證與擋圈之間合理的間隙是整個軸端密封的關(guān)鍵，相對面積較大，加工、裝配過程中控制的好與否，將從很大程度上影響著密封的效果，擋圈、蓋板均采用Q345-A材料加工而成，有較好的耐磨性。另外攪拌軸與蓋板之間的周向間隙也需要進(jìn)行合理的設(shè)計。 定動間隙和潤滑油是軸端密封的關(guān)鍵點(diǎn)。較小的間隙本身就能阻礙泥漿的進(jìn)入，而從密封角度而言，間隙越小越好，但

4、加工制作卻越難實(shí)現(xiàn)。考慮到加工、裝配的具體情況，一般定動間隙設(shè)計為0.5mm。潤滑油是一種流體，依賴其固態(tài)特性阻礙泥漿的進(jìn)入。固態(tài)特性又取決于粘度，粘度越高，固態(tài)特性愈好，但流動性越差，越不容易泵送注入定動間隙。所以，一般選用00號或0號鋰基潤滑脂，既有一定的粘度，又有較好的流動性。 在加工與裝配中，保證均勻的0.5mm定動間隙有一定難度，所以定動間隙內(nèi)的潤滑油在縫隙各處產(chǎn)生的阻力各不相等。攪拌機(jī)在工作時，殼體內(nèi)的泥漿因砼本身重力與攪拌葉片的擠壓在軸端產(chǎn)生一定壓力，當(dāng)此壓力大于潤滑油在攪拌軸與蓋板之間的定動間隙上產(chǎn)生的最小阻力時，泥漿會進(jìn)入此問隙，泥漿中的固體顆粒會對其造成磨損，當(dāng)此間隙被不

5、斷的擴(kuò)大并被泥漿充滿時，泥漿就會因同樣的原因進(jìn)入蓋板與擋圈之間的間隙，再后會進(jìn)入定動間隙中的空腔，直至破壞J型油封并從此處向滑環(huán)轂外溢出，這樣就出現(xiàn)了軸端漏漿。另外，若在使用前或使用中沒有向軸端密封內(nèi)泵油，軸端密封也容易被破壞。在潤滑油缺失而又不能得到及時補(bǔ)充時，定動間隙內(nèi)潤滑油的阻力將會減小，泥漿則順勢進(jìn)入定動間隙，損壞定動元件。 延長軸端密封時間、解決漏漿有兩種方法。一是不斷地供油，不斷產(chǎn)生高于泥漿的壓力，使泥漿無法進(jìn)入。但做起來并不現(xiàn)實(shí)，畢竟0.5mm的間隙還是不小，不斷地供油，不僅油量消耗太大，不易補(bǔ)充，而且太多的潤滑油進(jìn)入砼也會影響砼質(zhì)量。一是縮小定動間隙，使間隙足夠小，小到泥漿的

6、顆粒無法通過。世界上確有這樣的軸端密封，但其工藝要求很高，造價昂貴，一般的加工能力無法實(shí)現(xiàn)。而圖1結(jié)構(gòu)形式較為簡單，制作上較易實(shí)現(xiàn)，雖有前述的一些不足，但在制作與使用中作適當(dāng)控制，使用效果尚可。這種結(jié)構(gòu)一般用在較小型攪拌機(jī)上， 因罐內(nèi)的砼量較少，泥漿的壓力也會較小，突破定動間隙的機(jī)會也會少一些。 1.2 閉式密封 如圖2所示組合式軸端密封結(jié)構(gòu)圖，稱閉式密封。在定動間隙問設(shè)計一耐磨柔性元件黃膠，通過黃膠固定鋼架將其固定在軸頭外殼上，鎖軸器固定圈通過斜面張緊將鎖軸器主體壓緊在攪拌軸上。黃膠與鎖軸器主體緊密接觸，使定動間隙在此處變?yōu)榱恪?cè)臂限位圈與軸頭保護(hù)圈A通過螺栓組及緊定螺釘將其固定在攪拌軸

7、上，對軸端起著保護(hù)作用，可防止泥漿直接進(jìn)入軸頭保護(hù)圈B與攪拌軸之間的間隙內(nèi)。這樣鎖軸器主體、鎖軸器、側(cè)臂限位圈、軸頭保護(hù)圈A與攪拌軸組成轉(zhuǎn)動體，其余零件為固定元件。 圖2 閉式密封結(jié)構(gòu)圖 1.支撐軸承組件 2.骨架密封圈 3.浮動密封環(huán) 4.壓蓋 5.軸頭外殼 6.鎖軸器體 7.單向密封圈 8.鎖軸器固定圈 9.黃膠 lO.黃膠固定鋼架 l1.側(cè)臂限位圈 12.緊定螺絲 13.軸頭保護(hù)圈A 14.O型圈 15.攪拌軸 16.軸頭保護(hù)圈B 17.固定螺桿 這種密封較前一種方式作了很大改進(jìn)。第一， 增加了軸頭保護(hù)圈B和側(cè)臂限位圈，起到保護(hù)主密封和延長定動間隙并減緩泥漿進(jìn)入主密封的時間的作

8、用。第二，改變了主密封的結(jié)構(gòu)形式，采用剛性材料鎖軸器主體與柔性材料黃膠之間的零間隙來實(shí)現(xiàn)密封，這也是此種密封的關(guān)鍵點(diǎn)。用黃膠固定鋼架將黃膠壓附在鎖軸器主體上，鎖軸器主體的錐面與黃膠接觸，既可增大接觸面積，又可使黃膠始終處于受壓狀態(tài)，且在磨損情況下可得到及時補(bǔ)償，延長零間隙的保持時間，從而延長軸端密封時間。第三，改變了潤滑油注入形式，改人為手泵為自動機(jī)泵，并能在油路堵塞的情況下實(shí)現(xiàn)報警，以減少人為失誤造成的損壞幾率。 泥漿突破密封的方式如前述原因，泥漿首先進(jìn)入側(cè)臂限位圈與軸頭保護(hù)圈之間的定動間隙內(nèi)，磨損這些定動元件并擴(kuò)大間隙。當(dāng)此間隙擴(kuò)大到一定程度，而進(jìn)入此間隙內(nèi)的泥漿仍在不斷受到擠壓，泥漿將

9、繼續(xù)向軸頭保護(hù)圈B與攪拌軸之間的定動間隙內(nèi)滲入，直至主密封處。此時，若能較好地保持主密封之間的壓力，而潤滑油路又能正常工作，潤滑油可不斷從定動元件向殼體內(nèi)擠出，軸端密封將不會被突破，甚至軸頭保護(hù)圈B與側(cè)臂限位圈從攪拌軸上脫落、攪拌軸被磨損，軸端密封仍能正常使用。 當(dāng)黃膠被磨損或黃膠固定鋼架松動，黃膠與鎖軸器主體之間的間隙增大，則泥漿就會進(jìn)入此間隙，磨損這里的定動元件。泥漿一旦突破主密封，以后的幾道密封將難以阻止其繼續(xù)外泄，最后損壞壓蓋上的骨架油封，出現(xiàn)軸端漏漿。 為延長軸端密封時間應(yīng)采取下列措施。 1)改進(jìn)輔助密封這種軸端結(jié)構(gòu)的軸頭保護(hù)圈B和側(cè)臂限位圈因固定面相對較小，容易從攪拌軸上脫落

10、。脫落的直接后果是泥漿直接威脅到主密封，增大了軸端漏漿的概率。因此需要改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，使其不易脫落，起到保護(hù)主密封的作用。 2)要經(jīng)常性地檢查主密封從以上分析可知，主密封若能正常工作，軸端密封將不會被突破，所以保證主密封的正常工作尤為重要。保持主密封正常工作的關(guān)鍵：一是要及時對黃膠進(jìn)行壓緊，防止黃膠松動，造成與鎖軸器主體之間的間隙變大；二是需要潤滑油不斷從此間隙向殼體內(nèi)擠出，保持油路暢通。這二者缺一不可。攪拌機(jī)工作時，有較大振動，會導(dǎo)致黃膠固定鋼架松動，因此需要經(jīng)常檢查黃膠固定鋼架上固定螺桿是否松動，若有松動應(yīng)及時緊固。保持油路暢通需要檢查油路中是否有漏油之處，若有應(yīng)及時處理，另外工作結(jié)束沖洗完

11、攪拌機(jī)殼體之后，應(yīng)繼續(xù)泵人潤滑油至定動間隙，直至潤滑油向殼體內(nèi)側(cè)溢出。若能做到這些，就可很好地起到保護(hù)主密封的作用。 3)提高潤滑油的粘度高粘度的潤滑油在定動間隙內(nèi)阻力較大，這里使用的是自動機(jī)泵，可以通過改變泵的型式加以實(shí)現(xiàn)。 這種形式的軸端密封要求兩軸端的固定法蘭中心孔要有較好的同心度，同心度數(shù)值越小越好，同時還要求兩軸端的固定法蘭外端面相對兩孔心線有一定的垂直度，越垂直越好。這對整個工藝過程要求較高，如制作過程保證得不理想，則會出現(xiàn)定動間隙不均勻，輔助密封就容易被泥漿突破。而主密封的相互壓力不均勻，就會出現(xiàn)黃膠磨損不均勻，加快黃膠的損壞。 經(jīng)試驗(yàn)，在制作、使用比較正常的情況下，這種軸

12、端密封可保持5萬～7萬罐次不漏漿，較前一種方式有大幅度的提高。 2. 改進(jìn)型軸端密封 改進(jìn)型軸端密封與前兩種軸端密封相比，在保留主密封的情況下，對輔助密封進(jìn)行了較大的改進(jìn)。 1)增加了氣動密封 如圖3所示，在軸頭保護(hù)圈A的內(nèi)圓，加工一環(huán)形槽，與外接氣源相通，當(dāng)壓力氣體進(jìn)入環(huán)形槽后與轉(zhuǎn)動體一起形成氣體密封環(huán)。軸頭保護(hù)圈A與短軸套的定動間隙愈小，氣體密封環(huán)的壓力愈大。此壓力可將侵入的泥漿推出定動間隙，起到保護(hù)主密封，延長軸端密封的使用周期。同時，增加氣動密封，也是引入了新的密封理念，將密封由之前的被動阻止泥漿改為主動將泥漿推出。 圖3.改進(jìn)型軸端密封結(jié)構(gòu) 1.支撐軸承組件 2.骨架密

13、封圈 3.壓蓋 4.鎖軸器主體 5.單向密封圈 6.鎖軸器固定圈 7.黃膠固定鋼架 8.黃膠 9.壓板 10.防塵圈 ll.短鋼圈 l2.O型圈 13.軸頭密封蓋 14.側(cè)臂限位圈 15.軸頭保護(hù)圈A 16.軸頭外殼 17.攪拌軸 2)改進(jìn)了定動間隙的一些結(jié)構(gòu)，提高定動間隙內(nèi)潤滑油的密封效果將側(cè)臂限位圈加厚，增大與攪拌軸的接觸面積，提高其緊固的可靠性。另外，縮小固定攪拌葉片的臂座與攪拌機(jī)殼體內(nèi)側(cè)耐磨襯板之間的間隙，安裝后將側(cè)臂限位圈包圍在臂座之中，使側(cè)臂限位圈免受外界砼干擾而不易脫落或松動，從而較好地保護(hù)軸頭保護(hù)圈A與側(cè)臂限位圈的作用，使泥漿不致直接進(jìn)入軸頭保護(hù)圈A與短軸套的定動間隙，破壞氣

14、動密封環(huán)。 3)增加防塵圈密封 此密封的主要作用是阻止氣體進(jìn)入主密封，使氣體只能有一個通道，即推出泥漿的方向。 4)取消浮動密封環(huán)的密封經(jīng)分析，浮動密封環(huán)在此處密封作用已經(jīng)很小，且其支撐件加工要求較高，故將其取消。 5)更換潤滑油泵型式提高潤滑油的粘度，增大潤滑油在定動間隙內(nèi)的阻力?？蛇x2號鋰基潤滑脂，粘度提高較多，密封效果更佳。 改進(jìn)后的軸端密封共有六道。第一道是軸頭保護(hù)圈A與側(cè)臂限位圈之間定動間隙內(nèi)潤滑油的密封作用。第二道是氣動密封環(huán)的密封作用。第三道是防塵圈的密封作用。第四道是黃膠與鎖軸器主體之間的密封，也是主密封，在此處將定動間隙分成兩個部分：一部分由單向密封圈、鎖軸器主體、黃

15、膠及軸頭外殼組成的密閉工作油腔，形成閉式密封；一部分是開式定動間隙。第五道是單向密封圈。第六道是骨架密封圈。 后兩種軸端密封主要是用在較大的攪拌機(jī)上。因攪拌機(jī)體積較大，加工有一定困難，所以殼體兩端固定軸端密封的端面法蘭的同軸度和端面與軸心的垂直度保證起來也有困難。這樣，會導(dǎo)致定動間隙的不均勻，這種不均勻會對潤滑油的密封、氣動密封以及黃膠與鎖軸器之間的密封造成影響，泥漿也會因此更易突破密封，導(dǎo)致漏漿。 實(shí)際上，改進(jìn)后結(jié)構(gòu)在大幅度延長密封時間的同時，若不及時進(jìn)行維護(hù)，最終也會出現(xiàn)軸端漏漿。首先，因不均勻的定動間隙，減小了氣動密封與潤滑油密封效果。其次，定動元件在使用中有磨損，間隙會變大，而泥漿

16、在攪拌機(jī)的綜合作用以及砼的重力作用下，受力非常復(fù)雜，遲早都會進(jìn)入定動間隙，堵塞氣孑L，威脅著主密封。再次，主密封仍會因前述原因被泥漿突破，并最終出現(xiàn)軸端漏漿。 經(jīng)試驗(yàn)，正常情況下，改進(jìn)型軸端密封可保持1O萬～15萬罐次不漏漿，較前兩種方式有更大幅度提高。 從技術(shù)角度而言，軸端密封已有較大改進(jìn)；從工藝角度上來說，仍有提高余地，即提高端面法蘭的加工精度，但也應(yīng)考慮性價比。從使用角度而言，可通過維護(hù)、保養(yǎng)，及時調(diào)整定動間隙，更換密封件以避免軸端漏漿的出現(xiàn)，減少因漏漿后損壞大量定動元件而付出的維修費(fèi)用。 【參考文獻(xiàn)】 【1】錢衛(wèi)華．混凝土攪拌機(jī)軸端密封漏漿故障的分析和排除[J]．筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2003，(1)：47-48． 【2】耿貴軍．世聯(lián)新型混凝土攪拌機(jī)．建筑機(jī)械化[J]，2002，(5)：26—27．