單段破碎機主軸密封問題與改進

作者：紅星機器 發表于： 2016-01-09 16:10:11

楊帥軍老師 紅星技術工程師

獲取報價

單段破碎機由于工作環境惡劣，經常會出現機械故障等問題，其大多數故障均因為主軸密封問題引起。該設備主軸密封方式采用簡單的密封圈密封，密封效果不好，縮短了軸承壽命。良好的主軸密封結構是延長破碎機使用壽命和提升工作效率的關鍵。本文針對單段破碎機的工作條件和環境，對主軸密封結構進行研究和改進，降低了整機故障率和維護成本。

常用密封形式

單段破碎機主軸密封屬于動密封范疇，按密封件和轉動件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件的接觸位置又可分為徑向密封、端面密封和平板密封，其中徑向密封分為填料式密封和剖環式密封，端面密封又分為機械式和水壓式密封。非接觸式密封包括離心密封、螺旋密封、迷宮密封和浮環密封等。

目前，單段破碎機主軸常用的密封形式主要有油封密封和迷宮密封。油封采用骨架型唇形密封圈，在自由狀態下，其內徑比軸徑小，即有一定的過盈量，密封圈裝到軸上后，其刃口的壓力和自緊彈簧的伸縮力對密封軸產生一定的徑向抱緊力，遮斷泄漏間隙，達到密封的目的；迷宮密封是在轉軸周圍設置若干個依次排列的密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產生節流效應而達到阻漏的目的。

失效原因分析

1、單段破碎機在破碎廢棄物料時，會產生大量的碎屑和粉塵，微細顆粒在破碎機工作時，會沿著主軸軸向間隙進入到軸承座中，粘附在軸承的潤滑脂和滾道間，這增大了軸承的阻尼，惡化了潤滑條件，導致軸承過早失效；同時，在破碎含水量高的物料時，破碎過程中刀具對物料的壓縮、拉扯、嚙合、剪切會濺射出大量的水滴，在沒有軸向阻擋的情況下，易沿軸向間隙進入到軸承中，導致軸承過早失效，從而導致破碎機故障。

2、破碎機主軸軸承密封采用骨架型唇形密封圈，清晰簡單，易于裝配，但密封效果不好。因骨架型唇形密封圈安裝位置靠近刀箱側，刀箱中破碎的物料易從壁板與主軸之間的間隙飛出，直接擠壓密封圈致其變形，出現楔形間隙，導致密封失效。

3、由于使用骨架型唇形密封圈達不到理想的密封效果，針對單段破碎機主軸的密封，設計迷宮密封，如圖2所示。迷宮密封主要由前螺帽和前小蓋等組成，能很好地承受破碎物料對其的沖擊破壞；前螺帽與前小蓋之間存在間隙，無固體接觸，無須潤滑。但迷宮密封主要在高壓高速的場合密封效果好，而破碎機主軸轉速低，壓力小，用迷宮密封效果不佳，碎屑和粉塵易從前螺帽和前小蓋之間的間隙進入軸承，致使軸承過早失效。

總之，單段破碎機的壽命主要取決于軸承的壽命，軸承的壽命主要取決于軸承的密封和潤滑。如果單段破碎機密封設計不合理或密封件在工作中被破壞，極易造成軸承的密封腔內進水、碎屑和灰塵，導致軸承破壞，致使單段破碎機故障。

主軸密封的改進設計

針對油封和迷宮密封的不足，我們提出一種適用于單段破碎機的主軸密封結構——油封和迷宮密封的組合式密封結構。

1、結構設計

組合密封結構主要由前小蓋、前螺帽、骨架型唇形密封圈和軸承座固定座組成，前螺帽的軸向長度加長，并在其上設計迷宮密封結構。軸承座固定座上開有排料孔。前螺帽緊配合在軸上，隨軸一起轉動；其一端通過軸的軸肩定位，凸槽用于對前小蓋的機械密封，另一加長的凸槽用于對軸承內圈的緊固。前小蓋緊裝配在軸承座固定座，不隨軸一起轉動；其一端緊靠在前螺帽的端面，另一端與軸承座貼合。骨架型唇形密封圈緊裝配在前小蓋的內孔中，橡膠唇部與主軸過盈配合。

2、組合密封結構的特性

組合密封結構具有油封密封的特性，同時彌補了單段破碎機中油封密封的缺陷，具有良好的密封效果。在靠近刀箱側添加迷宮密封結構，很好地保護了骨架型唇形密封圈，使其不被濺射的碎屑破壞；同時，迷宮密封也具有密封作用，可以預防碎屑和液體進入到軸承中，具有多重密封，保證了軸承的密封效果，延長了破碎機壽命。

與現有單段破碎機軸承座安裝座相比，新的組合密封結構中，軸承座安裝座在其下側，開有排料孔。傳統的破碎機軸承座因只有油封密封，為了增強密封性，軸承座安裝座往往也做成密封形式，防止外界灰塵進入軸承座。新設計的組合密封結構，在油封靠近刀箱側新布置了迷宮密封，對軸承有良好的密封作用，故可在軸承座安裝座的下側開1個排料口，使從主軸軸向間隙進入到軸承座固定座內腔的碎屑和濺入的液體可以從排料孔排出，避免了對軸承的破壞。

單段破碎機工作環境惡劣，其故障常常為主軸軸承異響或卡死，對此我們分析了主軸的密封結構，結合單段破碎機的工作方式和結構特點，對其主軸密封結構進行了改進，提出了油封和迷宮密封的組合密封結構，改善了主軸的密封，延長了軸承的使用壽命，增加了破碎機的產量。改進后的密封結構已經運用于破碎機的主軸密封中，取得了良好的使用效果，降低了整機的故障率和維護成本，具有明顯的經濟效益。