混凝土攪拌機(jī)軸端密封的改進(jìn)

砼攪拌機(jī)是砼攪拌站的核心部件，攪拌機(jī)的性能在很大程度上影響整站的使用性能。而在攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)考慮的是軸端密封。軸端密封位于攪拌機(jī)的攪拌軸上，處于攪拌機(jī)殼體與攪拌軸之間，在攪拌軸的縱向位置是處于攪拌葉片（殼體內(nèi)）與支撐軸承（殼體外）之間。其作用是防止攪拌機(jī)在工作時砼泥漿由定動間隙（即固定在殼體上的元件與旋轉(zhuǎn)元件之間的間隙）向殼體外擠出，俗稱軸端漏漿。

因泥漿中含有砂子等固體顆粒，一旦從殼體內(nèi)擠入定動間隙，就會磨損定動元件。而若泥漿堵塞了潤滑油口，泥漿在定動間隙內(nèi)部分硬化，磨損將加快，對定動元件的損壞也將加快并導(dǎo)致軸端漏漿。若泥漿突破支撐軸承組件密封，進(jìn)入并破壞軸承，將造成整機(jī)無法正常工作。因此，合理設(shè)計(jì)軸端密封的重要性是不言而喻的。 1　早期攪拌機(jī)的軸端密封 1.1　密封原理圖１是早期組合式軸端密封的結(jié)構(gòu)圖，亦稱開式迷宮密封。保證蓋板與擋圈之間合理的間隙是整個軸端密封的關(guān)鍵點(diǎn)，相對面積較大，加工、裝配過程中控制的好與否，將在很大程度上影響著密封的效果。

另外攪拌軸與蓋板之間的周向間隙也需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。密封原理：第一道是充滿定動間隙內(nèi)的潤滑油的密封作用。合理設(shè)計(jì)定動間隙，在攪拌機(jī)工作前向定動間隙的空腔內(nèi)泵滿潤滑油（一般采用手動泵的方法），工作中通過油泵向轉(zhuǎn)動體與固定件之間的空腔內(nèi)斷續(xù)加注潤滑油，對工作零件進(jìn) 行潤滑，同時阻礙泥漿進(jìn)入軸端密封，起到密封 混凝土攪拌機(jī)軸端密封的改進(jìn) Improvement of shaft seal of concrete mixer 楊套全／ YANG Tao-quan （中建二局洛陽機(jī)械有限公司，河南　洛陽?。矗罚保埃埃保?通過對早期及近期攪拌機(jī)軸端密封的原理、破壞方式及延長使用壽命的分析研究，推出了擁有六道密封的改進(jìn)型軸端密封，使軸端密封的使用壽命由５－７萬罐次提高到１０－１５萬罐次，并指出今后通過提高材料的耐磨性及加工工藝，繼續(xù)提高軸端密封的使用壽命。

攪拌機(jī)；軸端密封；定動間隙；軸端漏漿〔摘　要〕〔關(guān)鍵詞〕圖1　早期組合式軸端密封結(jié)構(gòu)圖１－支撐軸承組件；２－轉(zhuǎn)環(huán)轂；３－攪拌軸；４－Ｊ型油封；５－滑環(huán)轂；６－浮動密封環(huán)；７－擋圈；８－蓋板；９－油杯；１０－密封圈；１１－注油組件維修改造 Maintenance & Alteration 78 2009(12)　ConSTRUCTION MECHANIZATION 作用，這也是主密封。第二道是浮動密封環(huán)的密封作用，控制轉(zhuǎn)環(huán)轂與滑環(huán)轂之間的間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)，成對使用。在裝配時Ｏ型密封圈受到軸向壓縮產(chǎn)生變形，因而在兩環(huán)之間產(chǎn)生一定壓力，兩環(huán)端面緊密貼合形成密封。同時，浮動密封環(huán)在定動間隙中形成一定空腔，以儲存潤滑油。第三道是Ｊ型密封的密封作用，其主要作用是防止浮動密封環(huán)內(nèi)腔的潤滑油向外泄漏。由此可以看出，定動間隙和潤滑油是軸端密封的關(guān)鍵點(diǎn)。考慮到加工、裝配的具體情況，一般定動間隙設(shè)計(jì)為０?５ｍｍ。潤滑油是一種流體，依賴其固態(tài)特性阻礙泥漿的進(jìn)入。一般選用００號或０號鋰基潤滑脂。

1.2　軸端密封被破壞的方式在加工與裝配中，保證均勻０?５ｍｍ的定動間隙有一定難度，所以定動間隙內(nèi)的潤滑油在縫隙各處產(chǎn)生的阻力也不相等。攪拌機(jī)工作時，殼體內(nèi)的泥漿因砼本身重力與攪拌葉片的擠壓在軸端產(chǎn)生一定壓力，當(dāng)此壓力大于潤滑油在攪拌軸與蓋板之間的定動間隙上產(chǎn)生的最小阻力時，泥漿會進(jìn)入此間隙，泥漿中的固體顆粒會對攪拌軸與蓋板造成磨損；當(dāng)此間隙被不斷的擴(kuò)大并被泥漿充滿時，泥漿就會因同樣的原因進(jìn)入蓋板與擋圈之間的間隙，進(jìn)而進(jìn)入定動間隙中的空腔，直至破壞Ｊ型油封并從此處向滑環(huán)轂外溢出，這樣就出現(xiàn)了軸端漏漿。另外，使用前或使用中忘了向軸端密封內(nèi)泵油，軸端密封也容易被破壞。

1.3　延長軸端密封時間的方法由前述可知，解決漏漿有２種方法：①不斷地供油，不斷產(chǎn)生高于泥漿的壓力，使泥漿無法進(jìn)入，但不斷地供油，不僅油量消耗太大，而且太多的潤滑油進(jìn)入砼也會影響砼質(zhì)量；②縮小定動間隙，小到泥漿的顆粒無法通過，這樣的軸端密封造價昂貴，一般的加工能力無法實(shí)現(xiàn)。而圖１結(jié)構(gòu)形式較為簡單，制作上較易實(shí)現(xiàn)，雖有前述的一些不足，但在制作與使用中作適當(dāng)控制，使用效果尚可，這種結(jié)構(gòu)一般使用在較小方量的攪拌機(jī)上，因每罐次的砼量較少，泥漿的壓力也會較小，突破定動間隙的機(jī)會也會少一些，自然就會延長軸端密封的使用時間。 2　近期攪拌機(jī)的軸端密封 2.1　密封原理圖２為近期組合式軸端密封結(jié)構(gòu)圖，也稱閉式密封。在定動間隙間設(shè)計(jì)一耐磨柔性元件黃膠，通過黃膠固定鋼架將其固定在軸頭外殼上，鎖軸器固定圈通過斜面張緊將鎖軸器主體壓緊在攪拌軸上。黃膠與鎖軸器主體緊密接觸，使定動間隙在此處變?yōu)榱?。?cè)臂限位圈與軸頭保護(hù)圈Ａ通過螺栓組及緊定螺釘將其固定在攪拌軸上，對軸端起著保護(hù)作用，可防止泥漿直接進(jìn)入軸頭保護(hù)圈Ｂ與攪拌軸之間的間隙內(nèi)。密封原理：第一道是在攪拌機(jī)工作前定動間隙各空間內(nèi)充滿的潤滑油的密封作用和工作中通過電動泵以一定壓力自動向定動間隙潤滑油口注入潤滑油，并通過黃膠與鎖軸器主體之間向殼體內(nèi)側(cè)擠出，使定動間隙內(nèi)一直充滿著潤滑油。第二道是黃膠與鎖軸器主體通過黃膠固定鋼架的壓力形成零間隙的密封作用，也是主密封?在此處將定動間隙分成兩個部分。一部分由單向密封圈、圖2　近期組合式軸端密封結(jié)構(gòu)圖１－支撐軸承組件；２－骨架密封圈；３－浮動密封環(huán)；４－壓蓋；５－軸頭外殼；６－鎖軸器主體；７－單向密封圈；８－鎖軸器固定圈；９－黃膠；１０－黃膠固定鋼架；１１－側(cè)臂限位圈；１２－緊定螺絲；１３－軸頭保護(hù)圈Ａ；１４－Ｏ型圈；１５－攪拌軸；１６－軸頭保護(hù)圈Ｂ；１７－固定螺桿 Maintenance & Alteration 維修改造建筑機(jī)械化　2009(12) 79 鎖軸器主體、黃膠及軸頭外殼組成的密閉工作油腔，形成閉式密封；一部分是開式定動間隙。第三道是單向密封圈，防止?jié)櫥S膠、鎖軸器主體的潤滑油外泄。第四道是浮動密封環(huán)的密封作用，密封原理如前述。第五道是骨架密封圈，防止浮動密封環(huán)內(nèi)腔的潤滑油向外泄漏。這種密封較前一種方式有了很大改進(jìn)：①增加了軸頭保護(hù)圈Ｂ和側(cè)臂限位圈；②改變了主密封的結(jié)構(gòu)形式，采用剛性材料銷軸器主體與柔性材料黃膠之間的零間隙來實(shí)現(xiàn)密封，這也是此種密封的關(guān)鍵點(diǎn)；③改變了潤滑油注入形式，改手泵為自動機(jī)泵，減少人為失誤造成損壞的幾率。 2.2　泥漿突破密封的方式如前述泥漿首先進(jìn)入側(cè)臂限位圈與軸頭保護(hù) 圈之間的定動間隙內(nèi)，磨損這些定動元件并擴(kuò)大間隙。而后泥漿將繼續(xù)向軸頭保護(hù)圈Ｂ與攪拌軸之間的定動間隙內(nèi)滲入，直至主密封處。此時，若能較好地保持主密封之間的壓力和潤滑油路能正常工作，軸端密封將不會被突破，甚至軸頭保護(hù) 圈Ｂ與側(cè)臂限位圈從攪拌軸上脫落，攪拌軸被磨損，軸端密封仍能正常使用。當(dāng)黃膠被磨損或黃膠固定鋼架松動，黃膠與鎖軸器主體之間的間隙增大，則泥漿就會進(jìn)入此間隙，磨損這里的定動元件。泥漿一旦突破主密封，以后的幾道密封將難以阻止其繼續(xù)外泄，最后損壞壓蓋上的骨架油封，出現(xiàn)軸端漏漿。 2.3　延長軸端密封時間的措施１）改進(jìn)輔助密封。軸頭保護(hù)圈Ｂ和側(cè)臂限位圈因固定面相對較小，容易從攪拌軸上脫落，需要改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，使其不易脫落，較好起到保護(hù)主密封的作用。２）經(jīng)常檢查主密封。主密封若能正常工作，軸端密封將不會被突破。保持主密封正常工作的關(guān)鍵：①保持對黃膠的壓緊，防止松動，造成與鎖軸器主體之間的間隙變大；②保持潤滑油不斷從黃膠與銷軸器主體間的間隙向殼體內(nèi)擠出，保持油路暢通。因此需要經(jīng)常檢查黃膠固定鋼架上固定螺桿是否松動和油路中是否有漏油之處。另外工作結(jié)束沖洗完攪拌機(jī)殼體后，應(yīng)繼續(xù)泵送潤滑油至定動間隙，直至潤滑油向殼體內(nèi)側(cè)溢出。

３）提高潤滑油的粘度。高粘度的潤滑油在定動間隙內(nèi)阻力較大，使用自動機(jī)泵，可以通過改變泵的型式加以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)試驗(yàn)，在制作、使用比較正常的情況下，這種軸端密封可保持５萬～７萬罐次不漏漿，較前一種方式有大幅度的提高。 3　改進(jìn)型攪拌機(jī)軸端密封 3.1　密封原理與近期攪拌機(jī)軸端密封相比，在保留主密封的情況下，對輔助密封進(jìn)行了較大改進(jìn)（圖３）。１）增加了氣動密封。在軸頭保護(hù)圈Ａ的內(nèi)圓加工一環(huán)形槽，與外接氣源相通，當(dāng)壓力氣體進(jìn) 入環(huán)形槽后與轉(zhuǎn)動體?緊套在攪拌軸上的短軸套? 一起形成氣體密封環(huán)。氣體密封環(huán)的壓力可將侵入的泥漿推出定動間隙，將密封由之前的被動阻止泥漿改為主動將泥漿推出。２）增加防塵圈密封。阻止氣體進(jìn)入主密封，使氣體只能有一個通道，即推出泥漿的方向。３）改進(jìn)了定動間隙的一些結(jié)構(gòu)，提高定動間隙內(nèi)潤滑油的密封效果：①加厚側(cè)臂限位圈，增圖3　改進(jìn)型攪拌機(jī)軸端密封結(jié)構(gòu)圖１－支撐軸承組件；２－骨架密封圈；３－壓蓋；４－鎖軸器主體；５－單向密封圈；６－鎖軸器固定圈；７－黃膠固定鋼架；８－黃膠；９－壓板；１０－防塵圈；１１－短軸套；１２－Ｏ型圈；１３－軸頭密封蓋；１４－側(cè)臂限位圈；１５－軸頭保護(hù)圈Ａ；１６－軸頭外殼；１７－攪拌軸維修改造 Maintenance & Alteration 80 2009(12)　ConSTRUCTION MECHANIZATION 大與攪拌軸的接觸面積，提高其緊固的可靠性； ②縮小固定攪拌葉片的臂座與攪拌機(jī)殼體內(nèi)側(cè)耐磨襯板之間的間隙，安裝后又將側(cè)臂限位圈包圍在臂座之中，從而較好地保護(hù)軸頭保護(hù)圈Ａ與側(cè) 臂限位圈的作用，使泥漿不致直接進(jìn)入軸頭保護(hù) 圈Ａ與短軸套的定動間隙。４）取消浮動密封環(huán)的密封。經(jīng)分析，浮動密封環(huán)在此處密封作用已經(jīng)很小。５）更換潤滑油泵型式，提高潤滑油的粘度，增大潤滑油在定動間隙內(nèi)的阻力。在這里可選２號鋰基潤滑脂。從上述分析可知，改進(jìn)后的軸端密封共有六道。第一道是軸頭保護(hù)圈Ａ與側(cè)臂限位圈之間定動間隙內(nèi)潤滑油的密封作用。第二道是氣動密封環(huán)的密封作用。第三道是防塵圈的密封作用。第四道是黃膠與鎖軸器主體之間的密封，也是主密封，在此處將定動間隙分成兩個部分（如前所述）。第五道是單向密封圈。第六道是骨架密封圈。 3.2　泥漿突破密封的方式后兩種組合式閉式軸端密封主要是用在較大的攪拌機(jī)上。因攪拌機(jī)體積較大，加工有一定困難，所以殼體兩端固定軸端密封的端面法蘭的同軸度和端面與軸心的垂直度保證起來也有困難。這樣，會導(dǎo)致定動間隙的不均勻，這種不均勻會對潤滑油的密封、氣動密封以及黃膠與鎖軸器之間的密封造成影響，泥漿也會因此更易突破密封。實(shí)際上，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在大幅度延長密封時間的同時，若不及時進(jìn)行維護(hù)，最終仍會出現(xiàn)軸端漏漿。首先，因不均勻的定動間隙，減小了氣動密封與潤滑油密封效果。其次，定動元件在使用中有磨損，間隙會變大，而泥漿在攪拌機(jī)的綜合作用以及砼的重力作用下，受力非常復(fù)雜，遲早都會進(jìn)入定動間隙，堵塞氣孔，威脅著主密封。再次，主密封仍會因前述原因被泥漿突破，并最終出現(xiàn)軸端漏漿。經(jīng)試驗(yàn)，正常情況下，改進(jìn)型軸端密封可保持１０萬～１５萬罐次不漏漿，較前一種方式有更大幅度提高。 3.3　避免軸端漏漿的措施從技術(shù)角度而言，軸端密封已有較大改進(jìn)；從工藝角度上來說，仍有提高余地，即提高端面法蘭的加工精度，但也應(yīng)考慮性價比。從使用角度而言，也可通過進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，及時調(diào)整定動間隙，更換密封件以避免軸端漏漿的出現(xiàn)，減少因漏漿后損壞大量定動元件而付出的維修費(fèi)用。以上是對攪拌機(jī)軸端密封改進(jìn)歷程及工作原理等的分析，隨著技術(shù)、工藝、材料的不斷發(fā)展，軸端密封還會進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過提高材料的耐磨性及加工工藝等，減小定動間隙，簡化軸端結(jié) 構(gòu)，保持甚至提高密封性能，而使維修更方便，更簡單，使用、維護(hù)更經(jīng)濟(jì)。 [參考文獻(xiàn)] 〔１〕錢衛(wèi)華．混凝土攪拌機(jī)軸端密封漏漿故障的分析和排