斗輪取料機大軸承座分體式浮動密封技術

秦皇島港股份有限公司第九港務分公司

1 引言

煤五期取料機斗輪軸承座迷宮的工作環境惡劣，迷宮出現不同程度的竄出情況，灑水除塵過程中的水霧滲入和作業中的煤塵侵入，造成軸承座內部潤滑脂受到較大污染，存在損壞軸承的隱患[1-2]。對現場分析，軸承座迷宮密封主要存在4個方面缺陷：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，由于空間結構狹小、固定不牢固，頂絲松動后較難恢復；③迷宮為環式迷宮，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，易出現迷宮邊蓋摩擦高溫等不利因素。針對以上問題，對現有迷宮安裝形式及結構進行分析，通過改進密封形式，選擇適合的密封材質，并結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 技術方案

2.1 密封結構的設計

分體式密封技術和傳統的徑向邊緣油封技術有很大區別。在原斗輪大軸承座迷宮上，油封通過在旋轉的軸上建立一個動態密封來提供進出雙方向上的密封，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入方向上的密封[3-4]。浮動式接觸密封件、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.浮動式接觸密封件 3.軸承外圈定位環 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 分體式浮動密封總圖

分體式浮動密封主要包含的功能塊有：軸承座密封透蓋、浮動式接觸密封件、軸承外圈定位環、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]。一套分體式浮動密封共包含2個軸承座密封透蓋，每個透蓋上焊接有2個分體卡板，通過穿過分體卡板的螺栓對密封透蓋進行連接固定；分體式浮動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，可實現密封的快速拆裝，解決了原迷宮拆裝困難和頂絲松動無法恢復的缺陷。

分體式浮動密封內部共安裝有16個浮動式接觸密封件(見圖2)，16個密封件分列兩側，每側8個密封件形成一環；軸承座密封透蓋與每個密封件之間通過2個螺釘連接固定，并通過安裝在二者之間的彈簧實現密封件的徑向運動；軸承外圈定位環用于固定軸承座內部軸承，定位環與軸承外圈接觸，以防止軸承出現擺動現象；在每個密封透蓋上開有2個Rc1/4的加油孔和1個排油孔，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，在密封透蓋內部還開有一圈儲油槽，排油孔布置于儲油槽內部，目的是將從一道浮動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計有雜物擋齒，此雜物擋齒的目的主要是避免煤粒進入到密封透蓋內部，造成潤滑脂污染。

1.彈簧 2.浮動式接觸密封件圖2 浮動式接觸密封件安裝方式圖

每個接觸式密封件通過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的活動量。接觸式密封下部設計有5個直徑為6 mm的圓孔，圓孔用于安裝彈簧，彈簧一端固定于密封件內部圓孔中，另一端則與密封透蓋接觸，通過彈簧的彈力，實現接觸式密封件的壓縮及回彈。與軸承內圈接觸的斗輪軸直徑為450 mm，在未將分體式浮動密封透蓋安裝到軸承座上時，將密封所有零部件組裝到一起后進行測量發現，浮動式接觸密封件所形成的圓環直徑為447.6 mm，即每個密封件最大可以實現1.2 mm的磨損，在此之前密封件可滿足形成450 mm的圓環，從而與斗輪軸實現緊密貼合，確保實現良好的密封效果。密封件拆裝簡單方便，為了確保密封件的密封效果，在達到1.2 mm磨損前，需要及時對密封件進行更換。

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，通過對密封材質的研究，并結合取料機所處的碼頭煤炭堆場的實際惡劣環境，總結出密封件材料選擇的基本要求，有以下幾點：

(1)在一定的壓力和溫度范圍內具有良好的密封性能。

(2)具有一定的力學性能，如拉伸強度、伸長率等。

(3)摩擦阻力小，摩擦系數穩定。

(4)磨損小，磨損后在一定程度上能自動補償，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，壓縮永久變形小。

(7)耐腐蝕，且不腐蝕金屬。

(8)與工作介質相適應，不產生溶脹、分解、硬化等。

(9)結構簡單，拆裝方便。

根據以上要求，最終選擇適用于機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。

3 實施效果

在對分體式浮動密封進行分析、設計、制圖、加工后，將加工后的分體式浮動密封應用于煤五期R12-1取料機斗輪大軸承座處，整個拆裝過程只用了8 h，極大地縮短了維修時間。在運行半年的時間里，斗輪驅動機構運行平穩，密封沒有出現竄動、潤滑脂溢出、振動與噪聲等現象。在R12-1取料機安裝運行半年后，將分體式浮動密封拆除，經過卡尺測量得出，浮動式接觸密封件的最大磨損值為0.42 mm。由于每個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 結語

通過對現場實際使用情況的分析總結，該分體式浮動密封技術使用情況良好，效果顯著，大大降低

了平均故障時間，具有密封性好、安全可靠、壽命長、系統簡單、制造維修方便等特點，可解決原迷宮對對中性要求高等的缺點，降低設備的平均修復時間。