錘式粉碎機軸承座的泄漏原因及改進措施
2013-04-02
周子然 蘭興名 賈成聰
（攀枝花鋼鐵有限公司煤化工廠）
（攀枝花鋼鐵有限公司煤化工廠）
摘 要：針對PFCK- 1825錘式粉碎機使用過程中軸承座頻繁泄漏的缺陷，結合現(xiàn)場實際，提出了對軸承座潤滑油溝、擋油板等結構進行改進和對液壓系統(tǒng)壓力、流量進行調(diào)整的措施，取得了良好的效果。
關鍵詞：錘式粉碎機；軸承座；液壓系統(tǒng)
關鍵詞：錘式粉碎機；軸承座；液壓系統(tǒng)
攀枝花鋼鐵有限公司煤化工廠PFCK-1825型可逆反擊錘式粉碎機為PCK－1520粉碎機的換代更新設備，與同類設備相比具有破碎比大、破碎率高、設備運行成本低、能耗低等優(yōu)點，但也存在粉碎機轉(zhuǎn)子軸承座的軸頭漏油嚴重的問題。
一、粉碎機軸承座運行中存在的問題
粉碎機軸承座的軸承采用稀油潤滑方式，軸承座采用半剖式軸承座，軸承座端蓋設計為迷宮式密封（如圖1）。這種密封方式結構緊湊，且適用在振動較小的工作環(huán)境。其缺點是加工及裝配精度要求高。
一、粉碎機軸承座運行中存在的問題
粉碎機軸承座的軸承采用稀油潤滑方式，軸承座采用半剖式軸承座，軸承座端蓋設計為迷宮式密封（如圖1）。這種密封方式結構緊湊，且適用在振動較小的工作環(huán)境。其缺點是加工及裝配精度要求高。
同時，粉碎機的工作環(huán)境是重載、低速且沖擊載荷較為頻繁，轉(zhuǎn)子的振動一般維持在180～250μm的徑向位移量（Z大可達到350μm）。粉碎機轉(zhuǎn)子的軸承座在運轉(zhuǎn)過程中，表現(xiàn)為迷宮式密封失效快，潤滑油泄漏嚴重。因此需要研究一種端面無泄漏的稀油潤滑的半剖式軸承座，達到零泄漏的目的。
二、軸承座泄漏的原因分析
1.軸承座的結構設計不合理
（1）潤滑油路阻力。對軸承座解體后發(fā)現(xiàn)上軸承座設計的油溝為軸承的軸向，潤滑油通過端面進行潤滑，由此，軸承潤滑油路阻力大，潤滑油可直接噴濺到端蓋，造成密封油膜破壞。（2）潤滑油回油不暢。下軸承座只設計了單邊回油孔，而另一側(cè)的潤滑油則滯留在軸承單邊，當潤滑油累積到一定程度時，就會產(chǎn)生壓力沖擊密封端面，隨后造成單側(cè)油量過多而泄漏。（3）軸承座端蓋無擋油板。潤滑油進入軸承座內(nèi)，隨著軸承的轉(zhuǎn)動，潤滑油在軸承座內(nèi)隨意飛濺，由于油量較大，造成潤滑油直接從密封端面泄漏。
2.液壓系統(tǒng)中，潤滑油的壓力和流量控制設計不恰當
（1）液壓系統(tǒng)中的壓力偏高。供油系統(tǒng)的設計壓力在0.15～0.20MPa，運轉(zhuǎn)中，密封環(huán)密封油膜能力幾乎不能承受此壓力，由此密封環(huán)密封失效，端面漏油嚴重。（2）液壓系統(tǒng)中的流量偏大。供油系統(tǒng)的設計流量為30L/min。由于流量大，造成軸端面密封失效。
3.安裝精度達不到要求
該粉碎機軸承座使用的密封為迷宮式密封，它依靠轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)中密封環(huán)與端蓋之間相對運動，將填入迷宮的干油攪拌成油膜狀態(tài)，從而起到密封作用。該密封加工精度高，轉(zhuǎn)子密封環(huán)與端蓋的裝配精度高，如間隙小，容易發(fā)生摩擦磨損，從而降低密封性能。在實際的加工與安裝過程中，很難達到其精度要求。
三、改造軸承座和液壓系統(tǒng)
1.軸承座結構的改進原則
（1）在軸承座上部、下部中間部位增設與軸承油溝匹配的潤滑油通道，確保潤滑油全部進入軸承內(nèi)部。（2）在下部軸承座新增左右兩個回流油孔。（3）在左右端蓋上增設擋油板，擋油板與旋轉(zhuǎn)軸之間保持相應的間隙（間隙控制在0.50～1.0mm）。（4）保持原端蓋設計的部分迷宮式密封。（5）在左右端蓋外側(cè)新增特制的密封圈和調(diào)節(jié)壓蓋。密封圈和調(diào)節(jié)壓蓋可根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力、流量進行調(diào)節(jié)。
2.液壓系統(tǒng)的壓力和流量的調(diào)整原則
液壓系統(tǒng)的壓力和流量的調(diào)整原則是要保證軸承座內(nèi)軸承運轉(zhuǎn)中潤滑良好。
四、粉碎機軸承座改進和液壓系統(tǒng)調(diào)整的實施
1.軸承座的結構改進
改進軸承座（圖2）的前后之分是相對于轉(zhuǎn)子軸的動力輸入和輸出而言，動力輸入端為后，輸出端為前。
二、軸承座泄漏的原因分析
1.軸承座的結構設計不合理
（1）潤滑油路阻力。對軸承座解體后發(fā)現(xiàn)上軸承座設計的油溝為軸承的軸向，潤滑油通過端面進行潤滑，由此，軸承潤滑油路阻力大，潤滑油可直接噴濺到端蓋，造成密封油膜破壞。（2）潤滑油回油不暢。下軸承座只設計了單邊回油孔，而另一側(cè)的潤滑油則滯留在軸承單邊，當潤滑油累積到一定程度時，就會產(chǎn)生壓力沖擊密封端面，隨后造成單側(cè)油量過多而泄漏。（3）軸承座端蓋無擋油板。潤滑油進入軸承座內(nèi)，隨著軸承的轉(zhuǎn)動，潤滑油在軸承座內(nèi)隨意飛濺，由于油量較大，造成潤滑油直接從密封端面泄漏。
2.液壓系統(tǒng)中，潤滑油的壓力和流量控制設計不恰當
（1）液壓系統(tǒng)中的壓力偏高。供油系統(tǒng)的設計壓力在0.15～0.20MPa，運轉(zhuǎn)中，密封環(huán)密封油膜能力幾乎不能承受此壓力，由此密封環(huán)密封失效，端面漏油嚴重。（2）液壓系統(tǒng)中的流量偏大。供油系統(tǒng)的設計流量為30L/min。由于流量大，造成軸端面密封失效。
3.安裝精度達不到要求
該粉碎機軸承座使用的密封為迷宮式密封，它依靠轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)中密封環(huán)與端蓋之間相對運動，將填入迷宮的干油攪拌成油膜狀態(tài)，從而起到密封作用。該密封加工精度高，轉(zhuǎn)子密封環(huán)與端蓋的裝配精度高，如間隙小，容易發(fā)生摩擦磨損，從而降低密封性能。在實際的加工與安裝過程中，很難達到其精度要求。
三、改造軸承座和液壓系統(tǒng)
1.軸承座結構的改進原則
（1）在軸承座上部、下部中間部位增設與軸承油溝匹配的潤滑油通道，確保潤滑油全部進入軸承內(nèi)部。（2）在下部軸承座新增左右兩個回流油孔。（3）在左右端蓋上增設擋油板，擋油板與旋轉(zhuǎn)軸之間保持相應的間隙（間隙控制在0.50～1.0mm）。（4）保持原端蓋設計的部分迷宮式密封。（5）在左右端蓋外側(cè)新增特制的密封圈和調(diào)節(jié)壓蓋。密封圈和調(diào)節(jié)壓蓋可根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力、流量進行調(diào)節(jié)。
2.液壓系統(tǒng)的壓力和流量的調(diào)整原則
液壓系統(tǒng)的壓力和流量的調(diào)整原則是要保證軸承座內(nèi)軸承運轉(zhuǎn)中潤滑良好。
四、粉碎機軸承座改進和液壓系統(tǒng)調(diào)整的實施
1.軸承座的結構改進
改進軸承座（圖2）的前后之分是相對于轉(zhuǎn)子軸的動力輸入和輸出而言，動力輸入端為后，輸出端為前。
工作時，供油系統(tǒng)將潤滑油從加油孔送入軸承，潤滑油Z終擠入前油腔和后油腔，并分別從前出油孔和后出油孔返回供油系統(tǒng)。油路的通暢為減小供油壓力提供了可能，避免了泄漏的發(fā)生。
為了進一步減小潤滑油對密封結構的壓力，前油腔和后油腔分別被設置在兩側(cè)端蓋上的擋油環(huán)分隔為兩部分，從而將大部分潤滑油阻擋在擋油環(huán)和軸承之間，減少了擋油環(huán)和端蓋端面之間的潤滑油，進一步避免了泄漏。
為了方便密封圈的安裝，將密封圈設置在壓蓋與端蓋之間。為了提高密封圈的密封效果，其截面為凹形，其凹槽朝向軸承方向，在將其壓緊的過程中通過變形使其進一步保證與轉(zhuǎn)子軸之間的接觸。
2.液壓系統(tǒng)的壓力和流量的調(diào)整
根據(jù)上述分析，必須重新校核粉碎機供油系統(tǒng)的壓力和流量，校核的方式有兩種：（1）重新核定系統(tǒng)的參數(shù)。（2）根據(jù)現(xiàn)場實際，采用標定的方式，對流量和壓力進行核定。
比較以上兩種校核：種方式繁瑣，對粉碎機載荷系統(tǒng)參數(shù)的獲取不夠準確，相當于重新設計整個液壓系統(tǒng)。第二種方式較簡單，也容易操作。因此，采用第二種校核方式。（1）確定系統(tǒng)壓力。因供油系統(tǒng)的標準壓力范圍在0.15～0.20MPa之間，而通過現(xiàn)場的實際標定，滿足軸承座內(nèi)軸承潤滑的壓力只需0.10～0.13MPa，由此初步核定，潤滑軸承的油壓為0.12MPa，并在系統(tǒng)中增設溢流閥。（2）確定系統(tǒng)流量。粉碎機供油系統(tǒng)的標準流量為30L/min，而軸承潤滑并不需要如此大的流量，通過現(xiàn)場的實際標定，軸承潤滑的流量只需18～23L/min，由此初步核定，軸承的液壓油流量為20L/min，并在系統(tǒng)中增設調(diào)節(jié)閥。（3）校核平衡。允許系統(tǒng)壓力和流量可在一定范圍內(nèi)進行微調(diào)，以此保證軸承的需要。經(jīng)過以上步驟的校核，粉碎機轉(zhuǎn)子軸承座內(nèi)軸承潤滑的條件為壓力在0.10～0.13Pa之間，流量為18～23L/minZ為適合。
五、效果
（1）解決了軸承座泄漏的問題。（2）完全滿足粉碎機的運行，不論在低轉(zhuǎn)速或高轉(zhuǎn)速條件下，軸承座內(nèi)的軸承未出現(xiàn)因潤滑條件不良而引起的軸承發(fā)熱、損壞等故障。（3）優(yōu)化粉碎機供油系統(tǒng)的配置，系統(tǒng)壓力、流量與現(xiàn)場實際更加適合，更為合理。（4）減少液壓油和密封備件的消耗，改進后每年可節(jié)約3萬元。
參考文獻：
[1] 陳匡民. 潤滑與密封 [M]. 成都科技大學出版社，1992.
[2] 華中工學院標準化與計量測試教研室. 互換性與技術測量[M]. 華中工學院出版社，1989．
[3] 許鎮(zhèn)宇，邱宣懷. 機械零件 [M]. 高等教育出版社，1998．
[4] 郭芝俊，左寶山，張桂芳，張寶興. 機械設計便覽 [M]. 天津科學技術出版社，1990.
[5] 許德珠.機械設計基礎 [M]. 高等教育出版社，1988.
為了進一步減小潤滑油對密封結構的壓力，前油腔和后油腔分別被設置在兩側(cè)端蓋上的擋油環(huán)分隔為兩部分，從而將大部分潤滑油阻擋在擋油環(huán)和軸承之間，減少了擋油環(huán)和端蓋端面之間的潤滑油，進一步避免了泄漏。
為了方便密封圈的安裝，將密封圈設置在壓蓋與端蓋之間。為了提高密封圈的密封效果，其截面為凹形，其凹槽朝向軸承方向，在將其壓緊的過程中通過變形使其進一步保證與轉(zhuǎn)子軸之間的接觸。
2.液壓系統(tǒng)的壓力和流量的調(diào)整
根據(jù)上述分析，必須重新校核粉碎機供油系統(tǒng)的壓力和流量，校核的方式有兩種：（1）重新核定系統(tǒng)的參數(shù)。（2）根據(jù)現(xiàn)場實際，采用標定的方式，對流量和壓力進行核定。
比較以上兩種校核：種方式繁瑣，對粉碎機載荷系統(tǒng)參數(shù)的獲取不夠準確，相當于重新設計整個液壓系統(tǒng)。第二種方式較簡單，也容易操作。因此，采用第二種校核方式。（1）確定系統(tǒng)壓力。因供油系統(tǒng)的標準壓力范圍在0.15～0.20MPa之間，而通過現(xiàn)場的實際標定，滿足軸承座內(nèi)軸承潤滑的壓力只需0.10～0.13MPa，由此初步核定，潤滑軸承的油壓為0.12MPa，并在系統(tǒng)中增設溢流閥。（2）確定系統(tǒng)流量。粉碎機供油系統(tǒng)的標準流量為30L/min，而軸承潤滑并不需要如此大的流量，通過現(xiàn)場的實際標定，軸承潤滑的流量只需18～23L/min，由此初步核定，軸承的液壓油流量為20L/min，并在系統(tǒng)中增設調(diào)節(jié)閥。（3）校核平衡。允許系統(tǒng)壓力和流量可在一定范圍內(nèi)進行微調(diào)，以此保證軸承的需要。經(jīng)過以上步驟的校核，粉碎機轉(zhuǎn)子軸承座內(nèi)軸承潤滑的條件為壓力在0.10～0.13Pa之間，流量為18～23L/minZ為適合。
五、效果
（1）解決了軸承座泄漏的問題。（2）完全滿足粉碎機的運行，不論在低轉(zhuǎn)速或高轉(zhuǎn)速條件下，軸承座內(nèi)的軸承未出現(xiàn)因潤滑條件不良而引起的軸承發(fā)熱、損壞等故障。（3）優(yōu)化粉碎機供油系統(tǒng)的配置，系統(tǒng)壓力、流量與現(xiàn)場實際更加適合，更為合理。（4）減少液壓油和密封備件的消耗，改進后每年可節(jié)約3萬元。
參考文獻：
[1] 陳匡民. 潤滑與密封 [M]. 成都科技大學出版社，1992.
[2] 華中工學院標準化與計量測試教研室. 互換性與技術測量[M]. 華中工學院出版社，1989．
[3] 許鎮(zhèn)宇，邱宣懷. 機械零件 [M]. 高等教育出版社，1998．
[4] 郭芝俊，左寶山，張桂芳，張寶興. 機械設計便覽 [M]. 天津科學技術出版社，1990.
[5] 許德珠.機械設計基礎 [M]. 高等教育出版社，1988.
來源：《中國設備工程》2009年11期
