混凝土攪拌機(jī)軸端密封的改進(jìn)

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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(shí)砼泥漿由定動(dòng) 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(dòng)間 隙，就會(huì)磨損定動(dòng)元件。而若泥漿堵塞了潤(rùn)滑油 口，泥漿在定動(dòng)間隙內(nèi)部分硬化，磨損將加快，對(duì) 定動(dòng)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(wú)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(kāi)式迷宮密封。保證蓋板與擋圈之間合理的間隙 是整個(gè)軸端密封的關(guān)鍵點(diǎn)，相對(duì)面積較大，加工、 裝配過(guò)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(dòng)間隙內(nèi)的潤(rùn)滑 油的密封作用。合理設(shè)計(jì)定動(dòng)間隙，在攪拌機(jī)工 作前向定動(dòng)間隙的空腔內(nèi)泵滿潤(rùn)滑油（一般采用 手動(dòng)泵的方法），工作中通過(guò)油泵向轉(zhuǎn)動(dòng)體與固定 件之間的空腔內(nèi)斷續(xù)加注潤(rùn)滑油，對(duì)工作零件進(jìn) 行潤(rùn)滑，同時(shí)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(yáng)機(jī)械有限公司，河南　洛陽(yáng)?。矗罚保埃埃保?通過(guò)對(duì)早期及近期攪拌機(jī)軸端密封的原理、破壞方式及延長(zhǎng)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(wàn)罐次提高到１０－１５萬(wàn)罐次，并指出今后 通過(guò)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)使用。在裝配時(shí)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(shí)，浮動(dòng)密 封環(huán)在定動(dòng)間隙中形成一定空腔，以儲(chǔ)存潤(rùn)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(dòng)密封環(huán)內(nèi)腔的潤(rùn)滑油向外泄漏。 由此可以看出，定動(dòng)間隙和潤(rùn)滑油是軸端密 封的關(guān)鍵點(diǎn)?？紤]到加工、裝配的具體情況，一 般定動(dòng)間隙設(shè)計(jì)為０?５ｍｍ。潤(rùn)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(hào) 或０號(hào)鋰基潤(rùn)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(dòng)間 隙有一定難度，所以定動(dòng)間隙內(nèi)的潤(rùn)滑油在縫隙 各處產(chǎn)生的阻力也不相等。攪拌機(jī)工作時(shí)，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(rùn)滑油在攪拌軸與 蓋板之間的定動(dòng)間隙上產(chǎn)生的最小阻力時(shí)，泥漿 會(huì)進(jìn)入此間隙，泥漿中的固體顆粒會(huì)對(duì)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(shí)，泥漿就會(huì)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(dòng)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(zhǎng)軸端密封時(shí)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(wú)法 進(jìn)入，但不斷地供油，不僅油量消耗太大，而且 太多的潤(rùn)滑油進(jìn)入砼也會(huì)影響砼質(zhì)量；②縮小定 動(dòng)間隙，小到泥漿的顆粒無(wú)法通過(guò)，這樣的軸端 密封造價(jià)昂貴，一般的加工能力無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而圖 １結(jié)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)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(huì) 較小，突破定動(dòng)間隙的機(jī)會(huì)也會(huì)少一些，自然就 會(huì)延長(zhǎng)軸端密封的使用時(shí)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(dòng)間隙間設(shè)計(jì)一耐磨柔性元件黃膠， 通過(guò)黃膠固定鋼架將其固定在軸頭外殼上，鎖軸 器固定圈通過(guò)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(dòng)間隙 在此處變?yōu)榱?。?cè)臂限位圈與軸頭保護(hù)圈Ａ通過(guò) 螺栓組及緊定螺釘將其固定在攪拌軸上，對(duì)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(dòng)間 隙各空間內(nèi)充滿的潤(rùn)滑油的密封作用和工作中通 過(guò)電動(dòng)泵以一定壓力自動(dòng)向定動(dòng)間隙潤(rùn)滑油口注 入潤(rùn)滑油，并通過(guò)黃膠與鎖軸器主體之間向殼體 內(nèi)側(cè)擠出，使定動(dòng)間隙內(nèi)一直充滿著潤(rùn)滑油。第 二道是黃膠與鎖軸器主體通過(guò)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(dòng)間隙分成兩個(gè)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(dòng)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(kāi)式定動(dòng)間隙。第 三道是單向密封圈，防止?jié)櫥S膠、鎖軸器主體 的潤(rùn)滑油外泄。第四道是浮動(dòng)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(dòng)密封環(huán)內(nèi)腔的潤(rùn)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(lái)實(shí)現(xiàn)密封，這也是此種 密封的關(guān)鍵點(diǎn)；③改變了潤(rùn)滑油注入形式，改手 泵為自動(dòng)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(dòng)間隙內(nèi)，磨損這些定動(dòng)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(dòng)間隙內(nèi)滲入，直至主密封處。此時(shí)，若 能較好地保持主密封之間的壓力和潤(rùn)滑油路能正 常工作，軸端密封將不會(huì)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(dòng)，黃膠與 鎖軸器主體之間的間隙增大，則泥漿就會(huì)進(jìn)入此 間隙，磨損這里的定動(dòng)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(zhǎng)軸端密封時(shí)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(duì)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(huì)被突破。保持主密封正常工作的 關(guān)鍵：①保持對(duì)黃膠的壓緊，防止松動(dòng)，造成與 鎖軸器主體之間的間隙變大；②保持潤(rùn)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(dòng)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(rùn) 滑油至定動(dòng)間隙，直至潤(rùn)滑油向殼體內(nèi)側(cè)溢出。

３）提高潤(rùn)滑油的粘度。高粘度的潤(rùn)滑油在定 動(dòng)間隙內(nèi)阻力較大，使用自動(dòng)機(jī)泵，可以通過(guò)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(wàn)～７萬(wàn)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(duì)輔助密封進(jìn)行了較大改進(jìn)（圖３）。 １）增加了氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)間隙，將密封由之前的被動(dòng)阻 止泥漿改為主動(dòng)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(gè)通道，即推出泥漿的方向。 ３）改進(jìn)了定動(dòng)間隙的一些結(jié)構(gòu)，提高定動(dòng)間 隙內(nèi)潤(rùn)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(dòng)間隙。 ４）取消浮動(dòng)密封環(huán)的密封。經(jīng)分析，浮動(dòng)密 封環(huán)在此處密封作用已經(jīng)很小。 ５）更換潤(rùn)滑油泵型式，提高潤(rùn)滑油的粘度， 增大潤(rùn)滑油在定動(dòng)間隙內(nèi)的阻力。在這里可選２ 號(hào)鋰基潤(rùn)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(dòng)間隙內(nèi)潤(rùn)滑油的密封作用。第二道是氣動(dòng)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(dòng)間隙分成兩個(gè)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(lái)也有困難。 這樣，會(huì)導(dǎo)致定動(dòng)間隙的不均勻，這種不均勻會(huì) 對(duì)潤(rùn)滑油的密封、氣動(dòng)密封以及黃膠與鎖軸器之 間的密封造成影響，泥漿也會(huì)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(zhǎng)密封時(shí) 間的同時(shí)，若不及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，最終仍會(huì)出現(xiàn)軸 端漏漿。首先，因不均勻的定動(dòng)間隙，減小了氣 動(dòng)密封與潤(rùn)滑油密封效果。其次，定動(dòng)元件在使 用中有磨損，間隙會(huì)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(huì)進(jìn)入定動(dòng)間隙，堵塞氣孔，威脅著主密封。 再次，主密封仍會(huì)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(wàn)～１５萬(wàn)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(lái)說(shuō)，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(jià)比。從使用角 度而言，也可通過(guò)進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，及時(shí)調(diào)整定 動(dòng)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(dòng)元件而付出的維修費(fèi)用。 以上是對(duì)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(huì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)提高材料的耐 磨性及加工工藝等，減小定動(dòng)間隙，簡(jiǎn)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(jiǎn)單，使用、維護(hù)更經(jīng)濟(jì)。 [參考文獻(xiàn)] 〔１〕錢(qián)衛(wèi)華．混凝土攪拌機(jī)軸端密封漏漿故障的分析和排