单段破碎机主轴密封问题与改进

作者：红星机器 发表于： 2016-01-09 16:10:11

杨帅军老师 红星技术工程师

获取报价

单段破碎机由于工作环境恶劣，经常会出现机械故障等问题，其大多数故障均因为主轴密封问题引起。该设备主轴密封方式采用简单的密封圈密封，密封效果不好，缩短了轴承寿命。良好的主轴密封结构是延长破碎机使用寿命和提升工作效率的关键。本文针对单段破碎机的工作条件和环境，对主轴密封结构进行研究和改进，降低了整机故障率和维护成本。

常用密封形式

单段破碎机主轴密封属于动密封范畴，按密封件和转动件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件的接触位置又可分为径向密封、端面密封和平板密封，其中径向密封分为填料式密封和剖环式密封，端面密封又分为机械式和水压式密封。非接触式密封包括离心密封、螺旋密封、迷宫密封和浮环密封等。

目前，单段破碎机主轴常用的密封形式主要有油封密封和迷宫密封。油封采用骨架型唇形密封圈，在自由状态下，其内径比轴径小，即有一定的过盈量，密封圈装到轴上后，其刃口的压力和自紧弹簧的伸缩力对密封轴产生一定的径向抱紧力，遮断泄漏间隙，达到密封的目的；迷宫密封是在转轴周围设置若干个依次排列的密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。

失效原因分析

1、单段破碎机在破碎废弃物料时，会产生大量的碎屑和粉尘，微细颗粒在破碎机工作时，会沿着主轴轴向间隙进入到轴承座中，粘附在轴承的润滑脂和滚道间，这增大了轴承的阻尼，恶化了润滑条件，导致轴承过早失效；同时，在破碎含水量高的物料时，破碎过程中刀具对物料的压缩、拉扯、啮合、剪切会溅射出大量的水滴，在没有轴向阻挡的情况下，易沿轴向间隙进入到轴承中，导致轴承过早失效，从而导致破碎机故障。

2、破碎机主轴轴承密封采用骨架型唇形密封圈，清晰简单，易于装配，但密封效果不好。因骨架型唇形密封圈安装位置靠近刀箱侧，刀箱中破碎的物料易从壁板与主轴之间的间隙飞出，直接挤压密封圈致其变形，出现楔形间隙，导致密封失效。

3、由于使用骨架型唇形密封圈达不到理想的密封效果，针对单段破碎机主轴的密封，设计迷宫密封，如图2所示。迷宫密封主要由前螺帽和前小盖等组成，能很好地承受破碎物料对其的冲击破坏；前螺帽与前小盖之间存在间隙，无固体接触，无须润滑。但迷宫密封主要在高压高速的场合密封效果好，而破碎机主轴转速低，压力小，用迷宫密封效果不佳，碎屑和粉尘易从前螺帽和前小盖之间的间隙进入轴承，致使轴承过早失效。

总之，单段破碎机的寿命主要取决于轴承的寿命，轴承的寿命主要取决于轴承的密封和润滑。如果单段破碎机密封设计不合理或密封件在工作中被破坏，极易造成轴承的密封腔内进水、碎屑和灰尘，导致轴承破坏，致使单段破碎机故障。

主轴密封的改进设计

针对油封和迷宫密封的不足，我们提出一种适用于单段破碎机的主轴密封结构——油封和迷宫密封的组合式密封结构。

1、结构设计

组合密封结构主要由前小盖、前螺帽、骨架型唇形密封圈和轴承座固定座组成，前螺帽的轴向长度加长，并在其上设计迷宫密封结构。轴承座固定座上开有排料孔。前螺帽紧配合在轴上，随轴一起转动；其一端通过轴的轴肩定位，凸槽用于对前小盖的机械密封，另一加长的凸槽用于对轴承内圈的紧固。前小盖紧装配在轴承座固定座，不随轴一起转动；其一端紧靠在前螺帽的端面，另一端与轴承座贴合。骨架型唇形密封圈紧装配在前小盖的内孔中，橡胶唇部与主轴过盈配合。

2、组合密封结构的特性

组合密封结构具有油封密封的特性，同时弥补了单段破碎机中油封密封的缺陷，具有良好的密封效果。在靠近刀箱侧添加迷宫密封结构，很好地保护了骨架型唇形密封圈，使其不被溅射的碎屑破坏；同时，迷宫密封也具有密封作用，可以预防碎屑和液体进入到轴承中，具有多重密封，保证了轴承的密封效果，延长了破碎机寿命。

与现有单段破碎机轴承座安装座相比，新的组合密封结构中，轴承座安装座在其下侧，开有排料孔。传统的破碎机轴承座因只有油封密封，为了增强密封性，轴承座安装座往往也做成密封形式，防止外界灰尘进入轴承座。新设计的组合密封结构，在油封靠近刀箱侧新布置了迷宫密封，对轴承有良好的密封作用，故可在轴承座安装座的下侧开1个排料口，使从主轴轴向间隙进入到轴承座固定座内腔的碎屑和溅入的液体可以从排料孔排出，避免了对轴承的破坏。

单段破碎机工作环境恶劣，其故障常常为主轴轴承异响或卡死，对此我们分析了主轴的密封结构，结合单段破碎机的工作方式和结构特点，对其主轴密封结构进行了改进，提出了油封和迷宫密封的组合密封结构，改善了主轴的密封，延长了轴承的使用寿命，增加了破碎机的产量。改进后的密封结构已经运用于破碎机的主轴密封中，取得了良好的使用效果，降低了整机的故障率和维护成本，具有明显的经济效益。