蝸輪蝸桿減速機(jī)漏油密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)

黎建新，黃炳行，林保明，潘明洵，相巍峰

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530029)

在電解二氧化錳、硫酸錳、電解金屬錳等錳系產(chǎn)品深加工生產(chǎn)中，經(jīng)常選用普通蝸輪蝸桿減速機(jī)攪拌化合礦漿或溶液。此類減速機(jī)比較適合于粉塵多、酸堿腐蝕嚴(yán)重、環(huán)境溫度高等惡劣條件下使用，設(shè)備的制造簡(jiǎn)單、成本低，維護(hù)保養(yǎng)、更換都較其他類減速機(jī)簡(jiǎn)單，故倍受廠家青睞[1]。

以某電解二氧化錳廠化合工序攪拌機(jī)為例，配套的WHC360-37KW蝸輪蝸桿減速機(jī)為臥式結(jié)構(gòu)，輸出扭矩力大，攪拌效果好，化合浸取率高，而且減速機(jī)價(jià)格低廉。但在使用一段時(shí)間后，蝸桿兩端油封密處出現(xiàn)漏油，既耗費(fèi)潤(rùn)滑油，影響設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生，同時(shí)漏油故障致使軸承潤(rùn)滑不良，減速機(jī)損壞，攪拌停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有發(fā)生，從而影響化合浸出工藝的正常進(jìn)行。因此，改進(jìn)漏油密封結(jié)構(gòu)十分必要。

1 減速機(jī)工作環(huán)境和漏油狀況

我國(guó)生產(chǎn)電解二氧化錳主要采用碳酸錳礦法浸出工藝，在化合桶(槽)內(nèi)，碳酸錳粉和濃硫酸、電解返回廢液(約70℃左右)等主要原料產(chǎn)生劇烈的化合反應(yīng)。化合主要技術(shù)條件為：浸出溫度≥90℃，浸出時(shí)間4～6 h，中和劑為氧化鈣，中和時(shí)間0.5 h，中和終點(diǎn)pH 6～7[2]。

化合減速機(jī)的工作位置大多安裝在化合桶(槽)支架正中心，運(yùn)轉(zhuǎn)速度約為40 r/min。減速機(jī)要承受碳酸錳粉、石灰粉塵污染和硫酸煙霧、蒸汽、高溫的影響，工作環(huán)境比較惡劣。高溫及蝸桿的中速運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)骨架油封磨損和融化加重，因此在中速、高溫、酸堿腐蝕情況下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，漏油愈發(fā)嚴(yán)重。

WHC360-37KW減速機(jī)泄露點(diǎn)處于箱體蝸桿密封端，減速機(jī)在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，密封效果不佳。潤(rùn)滑油從蝸桿入軸透蓋處泄露出來，沉積在皮帶輪下附近的化合槽蓋板上。

2 減速機(jī)蝸桿端的密封結(jié)構(gòu)分析

經(jīng)過對(duì)損壞的減速機(jī)解剖，發(fā)現(xiàn)原減速機(jī)蝸桿端的潤(rùn)滑密封機(jī)構(gòu)采用1個(gè)普通骨架油封，軸承和蝸輪均采用液狀潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。蝸桿兩端的入軸透蓋上各設(shè)置1個(gè)骨架油封，蝸桿軸右側(cè)皮帶輪裝置的公差為過渡配合，線速度5.5 m/s，蝸桿左側(cè)為散熱風(fēng)扇。兩端均采用普通骨架油封密封，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)減速機(jī)箱體內(nèi)油溫為75℃左右，攪拌的礦漿溫度在85℃以上，箱體外殼溫度一般在70℃左右。蝸桿原右側(cè)密封端漏油局部放大后見圖1。

從圖1可以看出，入軸透蓋中間凹陷部分為集油槽。蝸桿運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承滾珠(柱)將油料甩到入軸透蓋的集油槽中。入軸透蓋正中心設(shè)置了1個(gè)普通骨架油封，由于普通骨架油封不適應(yīng)高溫中速運(yùn)轉(zhuǎn)條件和化合工序比較惡劣的工作環(huán)境，骨架油封很容易磨損和融化，發(fā)生潤(rùn)滑油泄露。蝸輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油通過滾珠(柱)和集油槽通道，直接從融化的骨架油封處泄露，使軸承、蝸輪少油或無油潤(rùn)滑，導(dǎo)致軸承和蝸輪損壞。而且更換油封時(shí)須拆卸皮帶輪(或散熱風(fēng)扇)，由于公差配合緊密，加上減速機(jī)較大、笨重，維修拆卸工作量大，也給維修更換帶來很大不便。

1 減速機(jī)外殼；2 軸承；3 調(diào)整墊片；4 入軸透蓋；5螺栓；6 平墊圈；7 彈簧墊圈；8 皮帶輪；9 骨架油封；10蝸桿軸

3 改進(jìn)后蝸桿端潤(rùn)滑密封局部結(jié)構(gòu)

在高溫、中速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，蝸輪蝸桿減速機(jī)的漏油大致可分為處于動(dòng)態(tài)下和靜態(tài)下2種情況下的漏油。動(dòng)態(tài)下是指減速機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀況中，靜態(tài)下指減速機(jī)在停機(jī)后的狀態(tài)[1]。改進(jìn)后蝸桿端密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1 減速機(jī)外殼；2 軸承；3 調(diào)整墊片；4 入軸透蓋；5 螺栓；6 平墊圈；7 彈簧墊圈；8 填料氈圈；9 雙向動(dòng)力型油封；10 皮帶輪；11 油封端蓋；12 密封墊片；13 趕油螺紋；14 蝸桿軸

改進(jìn)主要是采用3道密封相結(jié)合的方案來解決2種不同情況下的漏油。第1道密封主要解決減速機(jī)處于動(dòng)態(tài)下漏油，第2、3道密封主要解決減速機(jī)處于靜態(tài)下的漏油。

具體作用和密封結(jié)構(gòu)說明如下。

第1道密封：采用螺旋密封，在入軸透蓋上設(shè)計(jì)趕油螺紋。螺旋密封屬非接觸式密封，即通過螺旋密封把蝸桿軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)外流的高溫油料趕回集油槽內(nèi)，同時(shí)對(duì)軸承起到良好潤(rùn)滑作用。

第2道密封：采用接觸式密封。停機(jī)后，油料通過螺旋密封段外流，采用填料氈圈密封進(jìn)行靜態(tài)下的2次封堵。填料氈圈由聚四氟乙烯纖維填料組成，該填料適用工作條件為：溫度65～260℃，轉(zhuǎn)速100～1 750 r/min，壓力0～3 MPa[3]。

第3道密封：采用接觸式密封，新增油封端蓋和密封墊片，端蓋內(nèi)設(shè)置雙向動(dòng)力型油封，進(jìn)行靜態(tài)下的第3次封堵。油封圈材料選用丁腈橡膠，適用于中速，使用溫度<150℃，而油封件類型采用雙向動(dòng)力型，唇口氣側(cè)表面上有對(duì)稱的淺花紋，如三角凸塊，正反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)力回流作用，可把將要滴漏的油回流到集油槽一側(cè)[4]。

4 結(jié) 語

實(shí)施改進(jìn)方案后，每臺(tái)減速機(jī)補(bǔ)充的油量由原來0.5 kg/d延長(zhǎng)到每2個(gè)月補(bǔ)加1次，并且減少了骨架油封等配件的更換，減少了維修工時(shí)。由于油封端蓋與入軸透蓋之間采用可裝拆的連接方式，避免了皮帶輪的裝卸，使維修更換填料更為方便。

改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)后，解決了高溫中速運(yùn)轉(zhuǎn)下的蝸輪蝸桿減速機(jī)蝸桿兩端嚴(yán)重漏油的問題，同時(shí)趕油密封良好的潤(rùn)滑方式可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黎建新，廖贊偉，鄧永光，等.蝸輪蝸桿減速機(jī)防漏油的方法：中國(guó)，ZL 201010183379.6[P],2012-08-22.

[2] 梅光貴，李維健，譚柱中，等.錳冶金學(xué)[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2004：407-420.

[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：10-27.

[4] 王少懷.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)(上)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006：1029.