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回转烘干机密封元件失效分析及创新设计

时间:2020-05-07 22:09

回转烘干机主要应用领域之一就是水泥生产行业,但是在应用过程中,由于是两档支撑,托轮支撑由于长期使用造成其密封元件频繁出问题,这样就造成漏油严重,轴承内部润滑油污染厉害,轴承磨损快寿命短等后果。

为改善轴承密封不良状况,需要经常更换密封元件,造成设备维修量大,维修费用增高。为此我们对各种密封元件进行不断实验研究,后选择了新型结构的密封元件,改善了密封效果。

回转烘干机

1、原设计密封元件失效分析

该烘干机托轮支撑轴承密封是指托轮转动轴与轴承座之间的密封,其密封部位由端盖和密封元件组成,其作用是防止轴承内部滑润油向外泄漏,防止外部灰尘进入轴承内部,保证润滑油清洁,避免磨损,保证轴承正常润滑,托轮正常工作。

密封元件安装在轴承端盖沟槽里,密封元件本身靠预紧力固定在转动轴上,端盖压紧后,密封元件产生变形,变形后的挤压力增大了对转动轴的紧固,密封元件与转动轴表面之间的紧密接触,起到了密封作用,转动轴转动时密封元件不转动。

原设计密封元件采用密封圈,材料是高密度羊毛毡,通过羊毛毡外部开槽安装拉伸弹簧来实现预紧,通过端盖压紧,毛毡变形,紧固在轴上,从而实现密封。毛毡密封圈,成本低,使用方便,但经多年使用经验,认为不理想,根据失效特点,分析存在问题如下:

(1)羊毛毡易磨损寿命较短;

(2)夹紧弹簧长期使用,拉力变小,无法保证正常压力,导致羊毛毡与轴接触无法压实,从而产生渗漏;

(3)采用润滑油润滑,油液渗入到羊毛毡内,油液饱和后,会产生漏油;

(4)由于设备筒体存在倾斜,并上下窜动,会造成托轮轴窜动,羊毛毡无法补偿窜动带来的间隙,从而导致渗漏。

2、常用密封圈结构性能特点分析

回转烘干机工作在高粉尘和温度较高环境,密封元件的选用必须考虑防尘及温度影响。要求密封元件结构设计防尘性高,要求密封元件材料弹性好,能适应一定的高温,密封性能可靠性高。密封元件结构必须要求轴向与压盖压紧,防止产生打转。要求易随性好,在托轮轴有窜动时能自动补偿。因设备拆卸较困难,采用剖分形式。

基于上述要求,我们对常用的O形密封圈,Y形密封圈和J形密封圈等几种密封元件分别进行分析实验,分析密封性能和结构特点。

(1)O形密封圈。O形密封圈截面为圆形,结构简单,截面尺寸小,密封性能高,摩擦系数小,安装方便,价格便宜,能耐一定温度,但寿命较短,尤其在高尘环境,磨损较大。其密封靠本身预紧力和端盖挤压力与转动轴的紧密接触,实验证明,密封效果不理想。

(2)Y形密封圈。Y形密封圈截面为Y形,属于唇形密封圈。主要应用于往复运动的机构中。密封性较好。Y形密封圈依靠其张开的唇边贴于密封副偶合面。无内压时,仅仅因唇尖的变形而产生很小的接触压力。在密封的情况下,与密封介质接触的每一点上均有与介质压力相等的法向压力,所以唇形圈底部将受到轴向压缩,唇部受到周向压缩,与密封面接触变宽,同时接触应力增加。当内压再升高时,接触压力的分布形式和大小进一步改变,唇部与密封面配合更紧密,所以密封性更好,这就是Y形圈的“自封作用”。而托轮轴承里不存在压力,所以Y形密封圈的自封作用不能充分体现出来。

(3)J形油封。J形油封类似于Y形密封圈,属于唇形密封,橡胶唇口与表面轴形成一条线状接触带,此带处的轴与橡胶之间形成一非常簿的油膜,厚度大约2.5μm,油膜能将唇口与轴之间因相对运动而产生的摩擦热带走,使其润滑,又能在油膜的表面产生一定的张力,阻止润滑油流出,形成密封。由于唇口与轴表面的接触带很小,加之工作环境粉尘大,难形成油膜,故不适合使用在烘干机托轮轴承密封。

显然,上述几种密封元件不适合于安装在烘干机托轮轴承上,于是借鉴唇口密封原理,设计出唇口V形密封圈。

3、新密封元件的设计

该密封元件与轴接触的唇口是V字形,安装后与轴接触为双唇接触,属于双唇密封,接触面积大。本体外圈设弹簧喉箍,由弹簧压紧密封,保证与轴紧密接触。密封端盖压紧后,密封元件受压变形,强化了密封效果。该元件整体性能好,密封效果大为改善。

(1)密封元件材料选择

密封元件材料要求耐磨、耐油、弹性韧性足够好。因此选择了耐油、耐磨、耐高温性能较好的丁晴橡胶材料。

(2)密封圈唇口过盈量的确定

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