摘要: 針對某鏜床主軸密封不嚴問題,分析了產(chǎn)生原因,改進了氣體密封結(jié)構(gòu),將迷宮密封改為甩油環(huán)密封,阻止灰塵進入,防止?jié)櫥蜐B漏。改進后使用一段時間發(fā)現(xiàn),密封性能明顯改善。
某公司一臺臥式鏜床,型號W200A,主軸直徑200 mm,最大加工孔直徑500 mm,加工孔長度1 600 mm,其主軸密封結(jié)構(gòu)如圖1 所示。主軸與床身之間共設(shè)置4 道密封,由外向里第1 道密封是氣體密封,由主軸1 和主軸端蓋2 組成,通過壓縮空氣在主軸1 和主軸端蓋2 之間的縫隙內(nèi)產(chǎn)生向外的氣簾,阻止灰塵進入; 第2 道是迷宮密封,由軸承壓蓋3 和迷宮密封環(huán)4 組成,利用流體在經(jīng)過狹窄而曲折的迷宮時所產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)來實現(xiàn)密封目的; 第3 道是油溝密封,由主軸1 和軸承壓蓋3 組成,利用兩者之間的小間隙的節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生密封作用; 第4 道是甩油環(huán)密封,由主軸1 和軸承壓蓋3 組成,利用主軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生離心力將流體甩出實現(xiàn)密封。密封的作用是對內(nèi)防止?jié)櫥屯庑梗瑢ν夥乐够覊m和鐵屑入內(nèi)。該鏜床運轉(zhuǎn)多年,逐漸發(fā)現(xiàn)主軸端蓋附近有潤滑油滲漏,將軸承壓蓋拆開,檢查密封元件及潤滑油,發(fā)現(xiàn)存在灰塵和污垢。可見該鏜床主軸密封處存在密封不嚴問題。
圖1 主軸密封結(jié)構(gòu)示意圖
1 、原因分析
該鏜床出現(xiàn)主軸密封不嚴現(xiàn)象,其原因有兩個:其一是機床使用多年,密封元件有磨損,導致密封不嚴; 其二是原密封結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在先天不足,影響密封效果。
第1 道氣體密封由主軸1 和主軸端蓋2 組成,主軸端蓋上設(shè)一個徑向孔,內(nèi)圓設(shè)一道環(huán)形槽,氣體通過徑向孔進入環(huán)形槽,形成環(huán)形氣流,向外噴出,阻止外界灰塵進入。由于徑向孔僅為一個,在孔的附近氣流壓力較大,而遠離徑向孔之處,氣流壓力較小,這樣就存在氣流壓力小的部位密封效果較差的現(xiàn)象,主軸直徑越大,弊端越嚴重。
第2 道迷宮密封是單道迷宮密封,迷宮數(shù)量與密封效果有關(guān),迷宮數(shù)量越少,密封效果越差。
2 、改進設(shè)計
組成主軸密封的元件有主軸、軸承壓蓋、主軸端蓋和迷宮密封環(huán)等。主軸結(jié)構(gòu)不易改動,僅對軸承壓蓋、主軸端蓋和迷宮密封環(huán)等零件進行改進設(shè)計。改進設(shè)計后的主軸密封結(jié)構(gòu)如圖2 所示。對第1道氣體密封進行改進,對主軸端蓋2 進行結(jié)構(gòu)改進。主軸端蓋是組成氣體密封的元件,在主軸端蓋的內(nèi)圓和外圓上各加工一個環(huán)形槽,對應(yīng)環(huán)槽加工若干個徑向孔,氣體首先進入外環(huán)槽,再由徑向孔進入內(nèi)環(huán)槽,在內(nèi)環(huán)槽里環(huán)向形成多個氣源,流動的氣體壓力基本均勻,可以保證主軸在整個圓周方向都具有良好的密封效果。所有徑向孔的尾端向外傾斜一個角度,增強氣流向外噴出的效果。
圖2 改進后主軸密封結(jié)構(gòu)示意圖
第2 道密封由原迷宮密封改為甩油環(huán)密封,對原迷宮密封環(huán)4 進行結(jié)構(gòu)改進,改成甩油環(huán)4,外圓加工3 道不等邊鋸齒形環(huán)槽用于甩油,鋸齒的方向與潤滑油流動方向相反,不等邊鋸齒形環(huán)槽,在將流體甩出時,具有導向功能,阻止?jié)櫥拖蛲饬鲃樱乐節(jié)櫥拖蛲鉂B漏,強化密封效果。
第3 道密封和第4 道密封的密封結(jié)構(gòu)涉及主軸結(jié)構(gòu),故不進行改動。
3 、結(jié)束語
分析主軸密封存在的問題,對密封元件進行改進,在主軸端蓋上增加若干個徑向孔,保證氣流壓力均勻,增強氣流向外噴出能力,獲得較好的氣體密封效果; 將原迷宮密封改為由不等邊鋸齒形環(huán)槽組成的甩油環(huán)密封,利用不等邊鋸齒形環(huán)槽的導向功能,阻止?jié)櫥拖蛲鉂B漏,使密封性能進一步改善。改進后的密封結(jié)構(gòu)簡單、易加工,不涉及外部系統(tǒng),不涉及主軸的變化。改進后,使用一段時間檢查發(fā)現(xiàn),滲油現(xiàn)象消失,軸承潤滑油比較清潔,可見密封性能明顯改善。
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