斗轮取料机大轴承座分体式浮动密封技术

2020-04-10

港口装卸 2020年1期

秦皇岛港股份有限公司第九港务分公司

1 引言

煤五期取料机斗轮轴承座迷宫的工作环境恶劣，迷宫出现不同程度的窜出情况，洒水除尘过程中的水雾渗入和作业中的煤尘侵入，造成轴承座内部润滑脂受到较大污染，存在损坏轴承的隐患[1-2]。对现场分析，轴承座迷宫密封主要存在4个方面缺陷：①迷宫容易松脱窜出，窜入的煤泥会造成轴承及轴承座边盖等部件损坏；②迷宫与轴承座采用顶丝方式固定，由于空间结构狭小、固定不牢固，顶丝松动后较难恢复；③迷宫为环式迷宫，迷宫损坏后拆装难度大；④轴与轴承座普遍存在对中偏差问题，而迷宫密封安装方式对对中性要求极高，易出现迷宫边盖摩擦高温等不利因素。针对以上问题，对现有迷宫安装形式及结构进行分析，通过改进密封形式，选择适合的密封材质，并结合三维软件建模及仿真装配，研究出新型密封方式以解决此问题。

2 技术方案

2.1 密封结构的设计

分体式密封技术和传统的径向边缘油封技术有很大区别。在原斗轮大轴承座迷宫上，油封通过在旋转的轴上建立一个动态密封来提供进出双方向上的密封，而分体式接触密封则是通过在斗轮轴外壁接触面建立密封来提供进入方向上的密封[3-4]。浮动式接触密封件、弹簧以及密封透盖的装配立体图见图1。

1.轴承座密封透盖 2.浮动式接触密封件 3.轴承外圈定位环 4.密封透盖固定孔 5.密封件定位螺钉孔 6.分体卡板7.Rc1/4加油孔 8.排油孔图1 分体式浮动密封总图

分体式浮动密封主要包含的功能块有：轴承座密封透盖、浮动式接触密封件、轴承外圈定位环、密封透盖固定孔、密封件定位螺钉孔、分体卡板、Rc1/4加油孔以及排油孔[5]。一套分体式浮动密封共包含2个轴承座密封透盖，每个透盖上焊接有2个分体卡板，通过穿过分体卡板的螺栓对密封透盖进行连接固定；分体式浮动密封通过密封透盖固定孔，用螺钉与斗轮大轴承座连接固定。采用螺钉完成密封与轴承座的固定，可实现密封的快速拆装，解决了原迷宫拆装困难和顶丝松动无法恢复的缺陷。

分体式浮动密封内部共安装有16个浮动式接触密封件(见图2)，16个密封件分列两侧，每侧8个密封件形成一环；轴承座密封透盖与每个密封件之间通过2个螺钉连接固定，并通过安装在二者之间的弹簧实现密封件的径向运动；轴承外圈定位环用于固定轴承座内部轴承，定位环与轴承外圈接触，以防止轴承出现摆动现象；在每个密封透盖上开有2个Rc1/4的加油孔和1个排油孔，分别用于加新润滑脂和排出旧润滑脂。由于密封件是可浮动的，因此对对中要求不高，解决了原迷宫对对中要求高的缺陷。不仅如此，为了提高轴承润滑效果，在密封透盖内部还开有一圈储油槽，排油孔布置于储油槽内部，目的是将从一道浮动式接触密封件溢出的润滑脂存储到储油槽中，降低此润滑脂从二道密封件溢出的可能性，并从排油孔中排出，避免造成润滑脂溢流。在密封透盖外部还设计有杂物挡齿，此杂物挡齿的目的主要是避免煤粒进入到密封透盖内部，造成润滑脂污染。

1.弹簧 2.浮动式接触密封件图2 浮动式接触密封件安装方式图

每个接触式密封件通过2颗螺栓固定于密封透盖上，接触式密封件内孔直径为8 mm，迷宫上固定孔直径为4 mm，因此接触式密封件可以有4 mm的活动量。接触式密封下部设计有5个直径为6 mm的圆孔，圆孔用于安装弹簧，弹簧一端固定于密封件内部圆孔中，另一端则与密封透盖接触，通过弹簧的弹力，实现接触式密封件的压缩及回弹。与轴承内圈接触的斗轮轴直径为450 mm，在未将分体式浮动密封透盖安装到轴承座上时，将密封所有零部件组装到一起后进行测量发现，浮动式接触密封件所形成的圆环直径为447.6 mm，即每个密封件最大可以实现1.2 mm的磨损，在此之前密封件可满足形成450 mm的圆环，从而与斗轮轴实现紧密贴合，确保实现良好的密封效果。密封件拆装简单方便，为了确保密封件的密封效果，在达到1.2 mm磨损前，需要及时对密封件进行更换。

2.2 密封材料的选取

密封材料的性能是保证有效密封的重要因素，通过对密封材质的研究，并结合取料机所处的码头煤炭堆场的实际恶劣环境，总结出密封件材料选择的基本要求，有以下几点：

(1)在一定的压力和温度范围内具有良好的密封性能。

(2)具有一定的力学性能，如拉伸强度、伸长率等。

(3)摩擦阻力小，摩擦系数稳定。

(4)磨损小，磨损后在一定程度上能自动补偿，工作寿命长。

(5)耐高温和低温，高温下不分解、软化，低温下不硬化。

(6)弹性和硬度适当，压缩永久变形小。

(7)耐腐蚀，且不腐蚀金属。

(8)与工作介质相适应，不产生溶胀、分解、硬化等。

(9)结构简单，拆装方便。

根据以上要求，最终选择适用于机械密封的石墨带作为接触式密封的材料，高分子石墨带软性材料的选取可避免“烧迷宫”情况的出现。

3 实施效果

在对分体式浮动密封进行分析、设计、制图、加工后，将加工后的分体式浮动密封应用于煤五期R12-1取料机斗轮大轴承座处，整个拆装过程只用了8 h，极大地缩短了维修时间。在运行半年的时间里，斗轮驱动机构运行平稳，密封没有出现窜动、润滑脂溢出、振动与噪声等现象。在R12-1取料机安装运行半年后，将分体式浮动密封拆除，经过卡尺测量得出，浮动式接触密封件的最大磨损值为0.42 mm。由于每个密封件的最大磨损量为1.2 mm，故此密封件的更换周期为2.5年。