斗輪取料機(jī)大軸承座分體式浮動(dòng)密封技術(shù)

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1 引言

煤五期取料機(jī)斗輪軸承座迷宮的工作環(huán)境惡劣，迷宮出現(xiàn)不同程度的竄出情況，灑水除塵過程中的水霧滲入和作業(yè)中的煤塵侵入，造成軸承座內(nèi)部潤滑脂受到較大污染，存在損壞軸承的隱患[1-2]。對現(xiàn)場分析，軸承座迷宮密封主要存在4個(gè)方面缺陷：①迷宮容易松脫竄出，竄入的煤泥會造成軸承及軸承座邊蓋等部件損壞；②迷宮與軸承座采用頂絲方式固定，由于空間結(jié)構(gòu)狹小、固定不牢固，頂絲松動(dòng)后較難恢復(fù)；③迷宮為環(huán)式迷宮，迷宮損壞后拆裝難度大；④軸與軸承座普遍存在對中偏差問題，而迷宮密封安裝方式對對中性要求極高，易出現(xiàn)迷宮邊蓋摩擦高溫等不利因素。針對以上問題，對現(xiàn)有迷宮安裝形式及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，通過改進(jìn)密封形式，選擇適合的密封材質(zhì)，并結(jié)合三維軟件建模及仿真裝配，研究出新型密封方式以解決此問題。

2 技術(shù)方案

2.1 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

分體式密封技術(shù)和傳統(tǒng)的徑向邊緣油封技術(shù)有很大區(qū)別。在原斗輪大軸承座迷宮上，油封通過在旋轉(zhuǎn)的軸上建立一個(gè)動(dòng)態(tài)密封來提供進(jìn)出雙方向上的密封，而分體式接觸密封則是通過在斗輪軸外壁接觸面建立密封來提供進(jìn)入方向上的密封[3-4]。浮動(dòng)式接觸密封件、彈簧以及密封透蓋的裝配立體圖見圖1。

1.軸承座密封透蓋 2.浮動(dòng)式接觸密封件 3.軸承外圈定位環(huán) 4.密封透蓋固定孔 5.密封件定位螺釘孔 6.分體卡板7.Rc1/4加油孔 8.排油孔圖1 分體式浮動(dòng)密封總圖

分體式浮動(dòng)密封主要包含的功能塊有：軸承座密封透蓋、浮動(dòng)式接觸密封件、軸承外圈定位環(huán)、密封透蓋固定孔、密封件定位螺釘孔、分體卡板、Rc1/4加油孔以及排油孔[5]。一套分體式浮動(dòng)密封共包含2個(gè)軸承座密封透蓋，每個(gè)透蓋上焊接有2個(gè)分體卡板，通過穿過分體卡板的螺栓對密封透蓋進(jìn)行連接固定；分體式浮動(dòng)密封通過密封透蓋固定孔，用螺釘與斗輪大軸承座連接固定。采用螺釘完成密封與軸承座的固定，可實(shí)現(xiàn)密封的快速拆裝，解決了原迷宮拆裝困難和頂絲松動(dòng)無法恢復(fù)的缺陷。

分體式浮動(dòng)密封內(nèi)部共安裝有16個(gè)浮動(dòng)式接觸密封件(見圖2)，16個(gè)密封件分列兩側(cè)，每側(cè)8個(gè)密封件形成一環(huán)；軸承座密封透蓋與每個(gè)密封件之間通過2個(gè)螺釘連接固定，并通過安裝在二者之間的彈簧實(shí)現(xiàn)密封件的徑向運(yùn)動(dòng)；軸承外圈定位環(huán)用于固定軸承座內(nèi)部軸承，定位環(huán)與軸承外圈接觸，以防止軸承出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象；在每個(gè)密封透蓋上開有2個(gè)Rc1/4的加油孔和1個(gè)排油孔，分別用于加新潤滑脂和排出舊潤滑脂。由于密封件是可浮動(dòng)的，因此對對中要求不高，解決了原迷宮對對中要求高的缺陷。不僅如此，為了提高軸承潤滑效果，在密封透蓋內(nèi)部還開有一圈儲油槽，排油孔布置于儲油槽內(nèi)部，目的是將從一道浮動(dòng)式接觸密封件溢出的潤滑脂存儲到儲油槽中，降低此潤滑脂從二道密封件溢出的可能性，并從排油孔中排出，避免造成潤滑脂溢流。在密封透蓋外部還設(shè)計(jì)有雜物擋齒，此雜物擋齒的目的主要是避免煤粒進(jìn)入到密封透蓋內(nèi)部，造成潤滑脂污染。

1.彈簧 2.浮動(dòng)式接觸密封件圖2 浮動(dòng)式接觸密封件安裝方式圖

每個(gè)接觸式密封件通過2顆螺栓固定于密封透蓋上，接觸式密封件內(nèi)孔直徑為8 mm，迷宮上固定孔直徑為4 mm，因此接觸式密封件可以有4 mm的活動(dòng)量。接觸式密封下部設(shè)計(jì)有5個(gè)直徑為6 mm的圓孔，圓孔用于安裝彈簧，彈簧一端固定于密封件內(nèi)部圓孔中，另一端則與密封透蓋接觸，通過彈簧的彈力，實(shí)現(xiàn)接觸式密封件的壓縮及回彈。與軸承內(nèi)圈接觸的斗輪軸直徑為450 mm，在未將分體式浮動(dòng)密封透蓋安裝到軸承座上時(shí)，將密封所有零部件組裝到一起后進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)，浮動(dòng)式接觸密封件所形成的圓環(huán)直徑為447.6 mm，即每個(gè)密封件最大可以實(shí)現(xiàn)1.2 mm的磨損，在此之前密封件可滿足形成450 mm的圓環(huán)，從而與斗輪軸實(shí)現(xiàn)緊密貼合，確保實(shí)現(xiàn)良好的密封效果。密封件拆裝簡單方便，為了確保密封件的密封效果，在達(dá)到1.2 mm磨損前，需要及時(shí)對密封件進(jìn)行更換。

2.2 密封材料的選取

密封材料的性能是保證有效密封的重要因素，通過對密封材質(zhì)的研究，并結(jié)合取料機(jī)所處的碼頭煤炭堆場的實(shí)際惡劣環(huán)境，總結(jié)出密封件材料選擇的基本要求，有以下幾點(diǎn)：

(1)在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。

(2)具有一定的力學(xué)性能，如拉伸強(qiáng)度、伸長率等。

(3)摩擦阻力小，摩擦系數(shù)穩(wěn)定。

(4)磨損小，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償，工作壽命長。

(5)耐高溫和低溫，高溫下不分解、軟化，低溫下不硬化。

(6)彈性和硬度適當(dāng)，壓縮永久變形小。

(7)耐腐蝕，且不腐蝕金屬。

(8)與工作介質(zhì)相適應(yīng)，不產(chǎn)生溶脹、分解、硬化等。

(9)結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。

根據(jù)以上要求，最終選擇適用于機(jī)械密封的石墨帶作為接觸式密封的材料，高分子石墨帶軟性材料的選取可避免“燒迷宮”情況的出現(xiàn)。

3 實(shí)施效果

在對分體式浮動(dòng)密封進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、制圖、加工后，將加工后的分體式浮動(dòng)密封應(yīng)用于煤五期R12-1取料機(jī)斗輪大軸承座處，整個(gè)拆裝過程只用了8 h，極大地縮短了維修時(shí)間。在運(yùn)行半年的時(shí)間里，斗輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，密封沒有出現(xiàn)竄動(dòng)、潤滑脂溢出、振動(dòng)與噪聲等現(xiàn)象。在R12-1取料機(jī)安裝運(yùn)行半年后，將分體式浮動(dòng)密封拆除，經(jīng)過卡尺測量得出，浮動(dòng)式接觸密封件的最大磨損值為0.42 mm。由于每個(gè)密封件的最大磨損量為1.2 mm，故此密封件的更換周期為2.5年。

4 結(jié)語

通過對現(xiàn)場實(shí)際使用情況的分析總結(jié)，該分體式浮動(dòng)密封技術(shù)使用情況良好，效果顯著，大大降低

了平均故障時(shí)間，具有密封性好、安全可靠、壽命長、系統(tǒng)簡單、制造維修方便等特點(diǎn)，可解決原迷宮對對中性要求高等的缺點(diǎn)，降低設(shè)備的平均修復(fù)時(shí)間。