混凝土搅拌机轴端密封的改进

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砼搅拌机是砼搅拌站的核心部件，搅拌机的 性能在很大程度上影响整站的使用性能。而在搅 拌机的设计中，需要重点考虑的是轴端密封。 轴端密封位于搅拌机的搅拌轴上，处于搅拌 机壳体与搅拌轴之间，在搅拌轴的纵向位置是处 于搅拌叶片（壳体内）与支撑轴承（壳体外）之 间。其作用是防止搅拌机在工作时砼泥浆由定动 间隙（即固定在壳体上的元件与旋转元件之间的 间隙）向壳体外挤出，俗称轴端漏浆。

因泥浆中 含有砂子等固体颗粒，一旦从壳体内挤入定动间 隙，就会磨损定动元件。而若泥浆堵塞了润滑油 口，泥浆在定动间隙内部分硬化，磨损将加快，对 定动元件的损坏也将加快并导致轴端漏浆。若泥 浆突破支撑轴承组件密封，进入并破坏轴承，将 造成整机无法正常工作。因此，合理设计轴端密 封的重要性是不言而喻的。 1　早期搅拌机的轴端密封 1.1　密封原理 图１是早期组合式轴端密封的结构图，亦称 开式迷宫密封。保证盖板与挡圈之间合理的间隙 是整个轴端密封的关键点，相对面积较大，加工、 装配过程中控制的好与否，将在很大程度上影响 着密封的效果。

另外搅拌轴与盖板之间的周向间 隙也需要进行合理的设计。 密封原理：第一道是充满定动间隙内的润滑 油的密封作用。合理设计定动间隙，在搅拌机工 作前向定动间隙的空腔内泵满润滑油（一般采用 手动泵的方法），工作中通过油泵向转动体与固定 件之间的空腔内断续加注润滑油，对工作零件进 行润滑，同时阻碍泥浆进入轴端密封，起到密封 混凝土搅拌机轴端密封的改进 Improvement of shaft seal of concrete mixer 杨套全／ YANG Tao-quan （中建二局洛阳机械有限公司，河南　洛阳　４７１００１） 通过对早期及近期搅拌机轴端密封的原理、破坏方式及延长使用寿命的分析研究，推出了拥有六道 密封的改进型轴端密封，使轴端密封的使用寿命由５－７万罐次提高到１０－１５万罐次，并指出今后 通过提高材料的耐磨性及加工工艺，继续提高轴端密封的使用寿命。

搅拌机；轴端密封；定动间隙；轴端漏浆 〔摘　要〕 〔关键词〕 图1　早期组合式轴端密封结构图 １－支撑轴承组件；２－转环毂；３－搅拌轴；４－Ｊ型油封；５－ 滑环毂；６－浮动密封环；７－挡圈；８－盖板；９－油杯；１０－ 密封圈；１１－注油组件 维修改造 Maintenance & Alteration 78 2009(12)　ConSTRUCTION MECHANIZATION 作用，这也是主密封。第二道是浮动密封环的密 封作用，控制转环毂与滑环毂之间的间隙在规定 的范围内，成对使用。在装配时Ｏ型密封圈受到 轴向压缩产生变形，因而在两环之间产生一定压 力，两环端面紧密贴合形成密封。同时，浮动密 封环在定动间隙中形成一定空腔，以储存润滑油。 第三道是Ｊ型密封的密封作用，其主要作用是防 止浮动密封环内腔的润滑油向外泄漏。 由此可以看出，定动间隙和润滑油是轴端密 封的关键点。考虑到加工、装配的具体情况，一 般定动间隙设计为０?５ｍｍ。润滑油是一种流体， 依赖其固态特性阻碍泥浆的进入。一般选用００号 或０号锂基润滑脂。

1.2　轴端密封被破坏的方式 在加工与装配中，保证均匀０?５ｍｍ的定动间 隙有一定难度，所以定动间隙内的润滑油在缝隙 各处产生的阻力也不相等。搅拌机工作时，壳体 内的泥浆因砼本身重力与搅拌叶片的挤压在轴端 产生一定压力，当此压力大于润滑油在搅拌轴与 盖板之间的定动间隙上产生的最小阻力时，泥浆 会进入此间隙，泥浆中的固体颗粒会对搅拌轴与 盖板造成磨损；当此间隙被不断的扩大并被泥浆 充满时，泥浆就会因同样的原因进入盖板与挡圈 之间的间隙，进而进入定动间隙中的空腔，直至 破坏Ｊ型油封并从此处向滑环毂外溢出，这样就 出现了轴端漏浆。另外，使用前或使用中忘了向 轴端密封内泵油，轴端密封也容易被破坏。

1.3　延长轴端密封时间的方法 由前述可知，解决漏浆有２种方法：①不断 地供油，不断产生高于泥浆的压力，使泥浆无法 进入，但不断地供油，不仅油量消耗太大，而且 太多的润滑油进入砼也会影响砼质量；②缩小定 动间隙，小到泥浆的颗粒无法通过，这样的轴端 密封造价昂贵，一般的加工能力无法实现。而图 １结构形式较为简单，制作上较易实现，虽有前述 的一些不足，但在制作与使用中作适当控制，使 用效果尚可，这种结构一般使用在较小方量的搅 拌机上，因每罐次的砼量较少，泥浆的压力也会 较小，突破定动间隙的机会也会少一些，自然就 会延长轴端密封的使用时间。 2　近期搅拌机的轴端密封 2.1　密封原理 图２为近期组合式轴端密封结构图，也称闭 式密封。在定动间隙间设计一耐磨柔性元件黄胶， 通过黄胶固定钢架将其固定在轴头外壳上，锁轴 器固定圈通过斜面张紧将锁轴器主体压紧在搅拌 轴上。黄胶与锁轴器主体紧密接触，使定动间隙 在此处变为零。侧臂限位圈与轴头保护圈Ａ通过 螺栓组及紧定螺钉将其固定在搅拌轴上，对轴端 起着保护作用，可防止泥浆直接进入轴头保护圈 Ｂ与搅拌轴之间的间隙内。 密封原理：第一道是在搅拌机工作前定动间 隙各空间内充满的润滑油的密封作用和工作中通 过电动泵以一定压力自动向定动间隙润滑油口注 入润滑油，并通过黄胶与锁轴器主体之间向壳体 内侧挤出，使定动间隙内一直充满着润滑油。第 二道是黄胶与锁轴器主体通过黄胶固定钢架的压 力形成零间隙的密封作用，也是主密封?在此处将 定动间隙分成两个部分。一部分由单向密封圈、 图2　近期组合式轴端密封结构图 １－支撑轴承组件；２－骨架密封圈；３－浮动密封环；４－压盖； ５－轴头外壳；６－锁轴器主体；７－单向密封圈；８－锁轴器固 定圈；９－黄胶；１０－黄胶固定钢架；１１－侧臂限位圈；１２－紧 定螺丝；１３－轴头保护圈Ａ；１４－Ｏ型圈；１５－搅拌轴；１６－轴 头保护圈Ｂ；１７－固定螺杆 Maintenance & Alteration 维修改造 建筑机械化　2009(12) 79 锁轴器主体、黄胶及轴头外壳组成的密闭工作油 腔，形成闭式密封；一部分是开式定动间隙。第 三道是单向密封圈，防止润滑黄胶、锁轴器主体 的润滑油外泄。第四道是浮动密封环的密封作用， 密封原理如前述。第五道是骨架密封圈，防止浮 动密封环内腔的润滑油向外泄漏。 这种密封较前一种方式有了很大改进：①增 加了轴头保护圈Ｂ和侧臂限位圈；②改变了主密 封的结构形式，采用刚性材料销轴器主体与柔性 材料黄胶之间的零间隙来实现密封，这也是此种 密封的关键点；③改变了润滑油注入形式，改手 泵为自动机泵，减少人为失误造成损坏的几率。 2.2　泥浆突破密封的方式 如前述泥浆首先进入侧臂限位圈与轴头保护 圈之间的定动间隙内，磨损这些定动元件并扩大 间隙。而后泥浆将继续向轴头保护圈Ｂ与搅拌轴 之间的定动间隙内渗入，直至主密封处。此时，若 能较好地保持主密封之间的压力和润滑油路能正 常工作，轴端密封将不会被突破，甚至轴头保护 圈Ｂ与侧臂限位圈从搅拌轴上脱落，搅拌轴被磨 损，轴端密封仍能正常使用。 当黄胶被磨损或黄胶固定钢架松动，黄胶与 锁轴器主体之间的间隙增大，则泥浆就会进入此 间隙，磨损这里的定动元件。泥浆一旦突破主密 封，以后的几道密封将难以阻止其继续外泄，最 后损坏压盖上的骨架油封，出现轴端漏浆。 2.3　延长轴端密封时间的措施 １）改进辅助密封。轴头保护圈Ｂ和侧臂限位 圈因固定面相对较小，容易从搅拌轴上脱落，需 要改进其结构，使其不易脱落，较好起到保护主 密封的作用。 ２）经常检查主密封。主密封若能正常工作， 轴端密封将不会被突破。保持主密封正常工作的 关键：①保持对黄胶的压紧，防止松动，造成与 锁轴器主体之间的间隙变大；②保持润滑油不断 从黄胶与销轴器主体间的间隙向壳体内挤出，保 持油路畅通。因此需要经常检查黄胶固定钢架上 固定螺杆是否松动和油路中是否有漏油之处。另 外工作结束冲洗完搅拌机壳体后，应继续泵送润 滑油至定动间隙，直至润滑油向壳体内侧溢出。

３）提高润滑油的粘度。高粘度的润滑油在定 动间隙内阻力较大，使用自动机泵，可以通过改 变泵的型式加以实现。 经试验，在制作、使用比较正常的情况下，这 种轴端密封可保持５万～７万罐次不漏浆，较前一 种方式有大幅度的提高。 3　改进型搅拌机轴端密封 3.1　密封原理 与近期搅拌机轴端密封相比，在保留主密封 的情况下，对辅助密封进行了较大改进（图３）。 １）增加了气动密封。在轴头保护圈Ａ的内圆 加工一环形槽，与外接气源相通，当压力气体进 入环形槽后与转动体?紧套在搅拌轴上的短轴套? 一起形成气体密封环。气体密封环的压力可将侵 入的泥浆推出定动间隙，将密封由之前的被动阻 止泥浆改为主动将泥浆推出。 ２）增加防尘圈密封。阻止气体进入主密封， 使气体只能有一个通道，即推出泥浆的方向。 ３）改进了定动间隙的一些结构，提高定动间 隙内润滑油的密封效果：①加厚侧臂限位圈，增 图3　改进型搅拌机轴端密封结构图 １－支撑轴承组件；２－骨架密封圈；３－压盖；４－锁轴器主 体；５－单向密封圈；６－锁轴器固定圈；７－黄胶固定钢架； ８－黄胶；９－压板；１０－防尘圈；１１－短轴套；１２－Ｏ型圈； １３－轴头密封盖；１４－侧臂限位圈；１５－轴头保护圈Ａ；１６－ 轴头外壳；１７－搅拌轴 维修改造 Maintenance & Alteration 80 2009(12)　ConSTRUCTION MECHANIZATION 大与搅拌轴的接触面积，提高其紧固的可靠性； ②缩小固定搅拌叶片的臂座与搅拌机壳体内侧耐 磨衬板之间的间隙，安装后又将侧臂限位圈包围 在臂座之中，从而较好地保护轴头保护圈Ａ与侧 臂限位圈的作用，使泥浆不致直接进入轴头保护 圈Ａ与短轴套的定动间隙。 ４）取消浮动密封环的密封。经分析，浮动密 封环在此处密封作用已经很小。 ５）更换润滑油泵型式，提高润滑油的粘度， 增大润滑油在定动间隙内的阻力。在这里可选２ 号锂基润滑脂。 从上述分析可知，改进后的轴端密封共有六 道。第一道是轴头保护圈Ａ与侧臂限位圈之间定 动间隙内润滑油的密封作用。第二道是气动密封 环的密封作用。第三道是防尘圈的密封作用。第 四道是黄胶与锁轴器主体之间的密封，也是主密 封，在此处将定动间隙分成两个部分（如前所述）。 第五道是单向密封圈。第六道是骨架密封圈。 3.2　泥浆突破密封的方式 后两种组合式闭式轴端密封主要是用在较大 的搅拌机上。因搅拌机体积较大，加工有一定困 难，所以壳体两端固定轴端密封的端面法兰的同 轴度和端面与轴心的垂直度保证起来也有困难。 这样，会导致定动间隙的不均匀，这种不均匀会 对润滑油的密封、气动密封以及黄胶与锁轴器之 间的密封造成影响，泥浆也会因此更易突破密封。 实际上，改进后的结构在大幅度延长密封时 间的同时，若不及时进行维护，最终仍会出现轴 端漏浆。首先，因不均匀的定动间隙，减小了气 动密封与润滑油密封效果。其次，定动元件在使 用中有磨损，间隙会变大，而泥浆在搅拌机的综 合作用以及砼的重力作用下，受力非常复杂，迟 早都会进入定动间隙，堵塞气孔，威胁着主密封。 再次，主密封仍会因前述原因被泥浆突破，并最 终出现轴端漏浆。 经试验，正常情况下，改进型轴端密封可保 持１０万～１５万罐次不漏浆，较前一种方式有更大 幅度提高。 3.3　避免轴端漏浆的措施 从技术角度而言，轴端密封已有较大改进； 从工艺角度上来说，仍有提高余地，即提高端面 法兰的加工精度，但也应考虑性价比。从使用角 度而言，也可通过进行维护、保养，及时调整定 动间隙，更换密封件以避免轴端漏浆的出现，减 少因漏浆后损坏大量定动元件而付出的维修费用。 以上是对搅拌机轴端密封改进历程及工作原 理等的分析，随着技术、工艺、材料的不断发展， 轴端密封还会进行优化设计。通过提高材料的耐 磨性及加工工艺等，减小定动间隙，简化轴端结 构，保持甚至提高密封性能，而使维修更方便，更 简单，使用、维护更经济。 [参考文献] 〔１〕钱卫华．混凝土搅拌机轴端密封漏浆故障的分析和排