立式碎浆机用减速机的防水设计

2021-09-13孙承跃潘金成刘新资

探索科学(学术版) 2021年8期

关键词：油封减速机油膜

邢磊曹俊孙承跃潘金成刘新资

山东华成中德传动设备有限公司山东淄博 255200

0 引言

碎浆机是用来处理浆板、损纸和废纸的主要设备,是造纸制浆生产中特别是二次纤维再利用造纸过程中广泛采用的机械设备之一[1]。其中以水力立式碎浆机应用最常见。

1 立式碎浆机用减速机存在的问题

立式碎浆机传动为带底座和不带底座的单独轴承体的形式,采用盘根密封。这种密封结构经常会产生漏浆和漏水现象[2],造成废水沿着工作轴流下,若减速机输出轴密封不好,就会造成废水进入齿轮箱,先损坏输出轴的轴承,最终造成齿轮和轴承锈蚀,必须全部更换。

2 对减速机产生的不良影响

2.1 进水对轴承的影响

水引起的轴承磨损原因、机理主要有:

2.1.1 锈蚀。水与轴承表面生成氧化铁,水与油中酸一起提高了腐蚀电位增加轴承电化学腐蚀。当金属表面出现磨蚀额粒时,锈和腐蚀会导致表面快速恶化。在轴承滚道和滚动体上由于腐蚀产生蚀刻和点蚀破坏了油膜结构,引起轴承接触疲劳和磨损。

2.1.2 氯脆。水有时候会在滚动轴承负载区产生的高压作用下被分解成氧原子和氢原子,电解和腐蚀过程中会产生氢,水会促进电解和腐蚀,轴承钢尤其容易遭受这种问题。润滑油、润滑脂里加入的添加剂含有硫会促进轴承的腐蚀和裂化[3]。

2.1.3 破坏油膜强度。在轴承部位形成的油膜厚度会变薄,而且含水的油膜承压能力下降,摩擦力增大[4],进而导致滚动接触面出现疲劳裂纹、凹坑和剥落的可能性。

2.2 进水对润滑油、润滑脂的影响

水会促使油里的基础油氧化变质,如果再加上高温、杂质(如细碎的金属磨屑),氧化速度会显著增加。另外水还会造成润滑油里的抗氧化剂流失、消耗,导致润滑油氧化变质。润滑油氧化会形成酸性物质、金属表面的漆膜、油的黏度增加,导致金属腐蚀、影响金属冷却以及某些部件的正常作用。

润滑油、润滑脂里的主要成分是基础油,还有一些添加剂,除了抗氧化剂,还有其它添加剂如抗磨剂、极压剂、防锈剂、清净分散剂、抗乳化剂等等。水可以使这些添加剂水解,和凝结,或者将这些添加剂从油中析离,使添加剂功效减弱或丧失。某些硫磷极压剂在有水的情况下会变性,生成硫酸或者磷酸,增加油的酸值,形成腐蚀性的酸性环境。

水会导致油泥、油乳化,这些成团的杂质悬浮在油里影响油的正常流动,另外这些杂质还会积塞在轴承供油孔里。其它危害还有滤芯堵塞,在严寒天气下,油里的水分还可能结冰,同样造成油流不畅,减速机缺油。

水分会影响油的表面张力,导致油里的气泡和油表面的泡沫增加,对于一般的油来说,油里只需1000ppm的水分,泡沫问题就会很严重,后果就是金属表面不能形成完整的润滑油膜,一连串的问题随之发生:油温升高、氧化加剧、金属气蚀、油流不畅,对轴承都会造成损伤。气泡问题有时候还会影响甩油环或者加油器正常工作。

通过以上分析得知减速机进水会造成轴承磨损,润滑油乳化,因此必须阻止水进入减速机中,才能保证减速机安全稳定运行。

3 减速机输出轴防水结构改进方案

改进之前的立式碎浆机减速机输出轴防水结构主要由甩水盘、O型圈、迷宫密封盖、透盖及油封等部分组成。经过多年的生产实践及用户使用验证,该结构的甩水盘为两个半件对接使用,虽然内部装有O型圈,但当水量交大时,还是会沿着缝隙流下,迷宫密封盖与轴是间隙配合,自然也封不住水,透盖里的双油封只起到了封油的效果,对外部水的侵入没有有效的阻止,造成减速机内部零件大量的锈蚀。

图一改进之前的立式碎浆机减速机输出轴防水结构

改进之后的立式碎浆机减速机输出轴防水结构主要由定位套、O型圈、甩水盘、透盖及油封等部分组成。与水接触较多的甩水盘和定位套采用不锈钢材质,设计成甩水缓坡,在甩水盘上不积攒水分,阻止外界的水分进入。并且将甩水盘与轴的配合改成紧配合,同时又与透盖产生迷宫效果;将透盖里的油封改成双油封,目的是实现内侧的油封防止内部润滑油溢出,外侧的油封防止外部的水侵入。