立式碎漿機用減速機的防水設計

邢 磊 曹 俊 孫承躍 潘金成 劉新資

山東華成中德傳動設備有限公司 山東 淄博 255200

0 引言

碎漿機是用來處理漿板、損紙和廢紙的主要設備,是造紙制漿生產中特別是二次纖維再利用造紙過程中廣泛采用的機械設備之一[1]。其中以水力立式碎漿機應用最常見。

1 立式碎漿機用減速機存在的問題

立式碎漿機傳動為帶底座和不帶底座的單獨軸承體的形式,采用盤根密封。這種密封結構經常會產生漏漿和漏水現象[2],造成廢水沿著工作軸流下,若減速機輸出軸密封不好,就會造成廢水進入齒輪箱,先損壞輸出軸的軸承,最終造成齒輪和軸承銹蝕,必須全部更換。

2 對減速機產生的不良影響

2.1 進水對軸承的影響

水引起的軸承磨損原因、機理主要有:

2.1.1 銹蝕。水與軸承表面生成氧化鐵,水與油中酸一起提高了腐蝕電位增加軸承電化學腐蝕。當金屬表面出現磨蝕額粒時,銹和腐蝕會導致表面快速惡化。在軸承滾道和滾動體上由于腐蝕產生蝕刻和點蝕破壞了油膜結構,引起軸承接觸疲勞和磨損。

2.1.2 氯脆。水有時候會在滾動軸承負載區產生的高壓作用下被分解成氧原子和氫原子,電解和腐蝕過程中會產生氫,水會促進電解和腐蝕,軸承鋼尤其容易遭受這種問題。潤滑油、潤滑脂里加入的添加劑含有硫會促進軸承的腐蝕和裂化[3]。

2.1.3 破壞油膜強度。在軸承部位形成的油膜厚度會變薄,而且含水的油膜承壓能力下降,摩擦力增大[4],進而導致滾動接觸面出現疲勞裂紋、凹坑和剝落的可能性。

2.2 進水對潤滑油、潤滑脂的影響

水會促使油里的基礎油氧化變質,如果再加上高溫、雜質(如細碎的金屬磨屑),氧化速度會顯著增加。另外水還會造成潤滑油里的抗氧化劑流失、消耗,導致潤滑油氧化變質。潤滑油氧化會形成酸性物質、金屬表面的漆膜、油的黏度增加,導致金屬腐蝕、影響金屬冷卻以及某些部件的正常作用。

潤滑油、潤滑脂里的主要成分是基礎油,還有一些添加劑,除了抗氧化劑,還有其它添加劑如抗磨劑、極壓劑、防銹劑、清凈分散劑、抗乳化劑等等。水可以使這些添加劑水解,和凝結,或者將這些添加劑從油中析離,使添加劑功效減弱或喪失。某些硫磷極壓劑在有水的情況下會變性,生成硫酸或者磷酸,增加油的酸值,形成腐蝕性的酸性環境。

水會導致油泥、油乳化,這些成團的雜質懸浮在油里影響油的正常流動,另外這些雜質還會積塞在軸承供油孔里。其它危害還有濾芯堵塞,在嚴寒天氣下,油里的水分還可能結冰,同樣造成油流不暢,減速機缺油。

水分會影響油的表面張力,導致油里的氣泡和油表面的泡沫增加,對于一般的油來說,油里只需1000ppm的水分,泡沫問題就會很嚴重,后果就是金屬表面不能形成完整的潤滑油膜,一連串的問題隨之發生:油溫升高、氧化加劇、金屬氣蝕、油流不暢,對軸承都會造成損傷。氣泡問題有時候還會影響甩油環或者加油器正常工作。

通過以上分析得知減速機進水會造成軸承磨損,潤滑油乳化,因此必須阻止水進入減速機中,才能保證減速機安全穩定運行。

3 減速機輸出軸防水結構改進方案

改進之前的立式碎漿機減速機輸出軸防水結構主要由甩水盤、O型圈、迷宮密封蓋、透蓋及油封等部分組成。經過多年的生產實踐及用戶使用驗證,該結構的甩水盤為兩個半件對接使用,雖然內部裝有O型圈,但當水量交大時,還是會沿著縫隙流下,迷宮密封蓋與軸是間隙配合,自然也封不住水,透蓋里的雙油封只起到了封油的效果,對外部水的侵入沒有有效的阻止,造成減速機內部零件大量的銹蝕。

圖一 改進之前的立式碎漿機減速機輸出軸防水結構

改進之后的立式碎漿機減速機輸出軸防水結構主要由定位套、O型圈、甩水盤、透蓋及油封等部分組成。與水接觸較多的甩水盤和定位套采用不銹鋼材質,設計成甩水緩坡,在甩水盤上不積攢水分,阻止外界的水分進入。并且將甩水盤與軸的配合改成緊配合,同時又與透蓋產生迷宮效果;將透蓋里的油封改成雙油封,目的是實現內側的油封防止內部潤滑油溢出,外側的油封防止外部的水侵入。

圖二 改進之后的立式碎漿機減速機輸出軸防水結構

4 結束語

經過以上的密封結構改進,成功阻斷沿著輸出軸滲水的途徑,軸承得到了保護,提高減速機的使用壽命。