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硫磺喂料螺旋输送机轴端密封改造

 1.原硫磺喂料螺旋输送机结构
    某项目中使用的硫磺喂料螺旋输送机轴端密封结构如图 1 所示。图 1 硫磺喂料螺旋输送机轴端密封结构图该螺旋输送机机壳为 φ108 × 3. 5 钢管,材质为06Cr19Ni10,螺旋叶片焊接于转轴上,轴末端设置一反向叶片,如图 1 所示,其余零件为法兰,轴承盒,轴承和无骨架油封,图中开孔接管为出料口,材质为不锈钢。该设备为全密封结构,底部出料口另有气力输送装置辅助送料。该设备在系统中共五台并联使用,作用为输送片状硫磺,使用一个月左右其中一台发生轴端断裂,其余四台均发生轴承锁死失效。
2 分析失效原因
    观察断裂轴,发现断裂处外侧金属光洁,心部毛糙,简单分析为装配定心不准,使转轴端部被剪切,疲劳载荷使转轴剪切槽尖端裂纹扩展,最终承载直径不足疲劳载荷致使转轴韧性断裂。另外轴承锁死原因为油封处泄露硫磺粉末,进入轴承使其失效。原设计想利用油封作为防尘装置,可是由于螺旋输送机在运行过程中,将片状硫磺碾碎,产生大量粉末,油封只可用作机械顶端中空外露处防尘,不足以阻隔如此大量粉末。
3 失效解决方法
3.1 最初解决方法为了能在短时间内解决问题,尽量减少对生产的影响,曾经更换使用过密封轴承,但效果依然不理想。
3.2 其它密封结构比较考虑使用其它密封结构,对目前可用密封结构进行对比。
3.2.1 毛毡圈密封安装尺寸较紧凑,拆装技术要求不高,成本低廉。但磨损太快,要求轴的线速度不能过高,这种密封形式使用寿命短。
3.2.2 间隙节流沟槽密封利用曲折间隙节流效应产生密封作用,属于非接触型密封,其工作寿命长对保养要求不高,可用于高速和低速条件。然而在实际应用中,单独依靠这种密封形式,使用效果并不理想,所以,它只能作为辅助密封手段。
3.2.3 骨架油封密封骨架油封主要是利用弹簧圈箍紧密封后。使之对轴径产生适当的径向力,同时,唇口磨损后能自动补偿,以保证唇口具有良好的密封性能。骨架油封属于接触型密封。其结构简单,安装位置小且紧凑,密封性能较好。对振动和轴径的偏心有一定的适应性。但其对轴径、油封孔槽的尺寸公差、表面粗糙度及轴的表面硬度( 热处理) 要求较高。另外润滑油的粘度、油质及设备的使用环境温度等因素都会影响油封的密封效果和使用寿命。另外装配油封必须使用专用工具才能保证唇口不变形,工艺要求较高。目前油封的规格尺寸较多但多数产品质量较差,寿命短。
3.2.4 填料密封考虑将原结构改为填料密封。填料密封,俗称盘根,是最古老的一种密封结构。主要用于机械行业中的过程机器和设备运动部分等动密封,填料装入填料腔以后,经压盖螺栓对它作轴向压缩。当轴与填料有相对运动时,由于填料的塑性,使它产生径向力,并与轴紧密接触。与此同时,填料中浸渍的润滑剂被挤出,在接触面之间形成润滑膜。由于接触状态并不是特别均匀的,接触部位便出现“边界润滑”状态,称为“轴承效应”; 而未接触的凹部有较厚的润滑膜,接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫,起阻止液流泄漏的作用,此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。

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