巧妙解決振動(dòng)篩主軸組的漏油問題

■廣東省工商高級(jí)技工學(xué)校 （樂昌 512200） 唐紹同

巧妙解決振動(dòng)篩主軸組的漏油問題

■廣東省工商高級(jí)技工學(xué)校 （樂昌 512200） 唐紹同

摘要：文章分析了振動(dòng)篩主軸組漏油問題產(chǎn)生的原因，采用給偏心軸加裝護(hù)套的方法，保證潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)相對(duì)靜止穩(wěn)定，維持合適的油溫，減少潤(rùn)滑油向外滲透的擠壓力，從而保證潤(rùn)滑油不泄漏，解決了生產(chǎn)中出現(xiàn)的技術(shù)難題。

振動(dòng)篩（見圖1）是某公司的拳頭產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于化工、食品、礦山和建材等行業(yè)，占有很大的市場(chǎng)份額。振動(dòng)篩的工作原理是由電動(dòng)機(jī)作為激振源，電動(dòng)機(jī)與主軸通過帶輪聯(lián)接在一起，主軸兩端安裝帶有偏心塊的平衡輪，主軸組將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗?、垂直和傾斜的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，再把這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)傳遞給篩箱，引起篩面上下、左右和前后振動(dòng)，調(diào)節(jié)主軸兩端配重塊的相位角度，可以改變物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)軌跡，物料通過篩孔進(jìn)行篩分。主軸組是振動(dòng)篩的主要部件，它把電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給篩箱，轉(zhuǎn)化為篩箱的復(fù)合振動(dòng)。主軸組主要由帶輪、平衡輪、偏心軸、軸承、軸承座和外殼等零件裝配而成（見圖2）。由于振動(dòng)篩的工作時(shí)間較長(zhǎng)，振動(dòng)較大，主軸傳遞的轉(zhuǎn)矩也較大，這樣對(duì)主軸軸承的性能要求也較高，特別是軸承潤(rùn)滑要到位，潤(rùn)滑效果要非常好。因此，解決好主軸軸承的潤(rùn)滑問題是延長(zhǎng)軸承壽命，保證振動(dòng)篩正常工作的一個(gè)關(guān)鍵因素。

1. 振動(dòng)篩主軸組的漏油現(xiàn)象

主軸軸承的潤(rùn)滑有兩種方法解決，一是在軸承座上加裝油杯，通過人工加注潤(rùn)滑脂去潤(rùn)滑軸承；二是在主軸的封閉腔內(nèi)灌

注全損耗系統(tǒng)用油，通過全損耗系統(tǒng)用油的流動(dòng)，滲透入軸承內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)滑。但是不管采用哪種方法，或者是兩種方法同時(shí)使用，不管是使用潤(rùn)滑脂或全損耗系統(tǒng)用油，還是同時(shí)使用潤(rùn)滑脂和全損耗系統(tǒng)用油對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，振動(dòng)篩工作了一段時(shí)間后，我們總是發(fā)現(xiàn)左右軸承座的端面出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，有時(shí)甚至漏油嚴(yán)重，拆開軸承座檢查軸承端蓋和密封圈，未發(fā)現(xiàn)任何破損和裂紋，為此，我們百思不得其解，到底漏油的原因是什么呢？

圖1　振動(dòng)篩示意圖

圖2　主軸組裝配圖

2. 漏油原因分析

針對(duì)以上兩種潤(rùn)滑軸承的方法，我們分別對(duì)漏油原因進(jìn)行了分析：

（1）第一種情況是通過油杯靠人工加注潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑軸承。由于潤(rùn)滑脂是凝固體，它如果要泄漏，在排除軸承端蓋和密封圈未出現(xiàn)任何破損和裂紋的情況下，必須具備兩個(gè)條件，一是軸承溫度急劇升高，潤(rùn)滑脂由固態(tài)變成液態(tài)，流動(dòng)性增大；二是主軸組封閉腔內(nèi)的介質(zhì)產(chǎn)生一個(gè)向外的壓力，迫使液態(tài)潤(rùn)滑脂往外擠壓，形成泄漏。在弄清楚了潤(rùn)滑脂泄漏應(yīng)具備的兩個(gè)條件后，我們分析的重點(diǎn)就轉(zhuǎn)向了兩個(gè)問題：第一個(gè)問題是軸承溫度是如何升高的？第二個(gè)問題是主軸組封閉腔內(nèi)的介質(zhì)（空氣）是如何產(chǎn)生一個(gè)向外的擠壓力的？軸承的內(nèi)圈和外圈因滾動(dòng)摩擦而發(fā)熱，如果潤(rùn)滑不到位，這種發(fā)熱急劇上升，導(dǎo)致軸承溫度升高。同時(shí)，因主軸（偏心軸）在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)封閉腔內(nèi)的介質(zhì)反復(fù)不斷地進(jìn)行壓縮、膨脹，不但使封閉腔內(nèi)的介質(zhì)向外產(chǎn)生一個(gè)比較大的擠壓力，而且還導(dǎo)致介質(zhì)溫度上升，從而傳遞給軸承，致使軸承溫度升得更高。因此，偏心軸在旋轉(zhuǎn)過程中因偏心部分對(duì)封閉腔內(nèi)的介質(zhì)所造成的影響是潤(rùn)滑油泄漏的一個(gè)重要原因。

（2）第二種情況是在主軸的封閉腔內(nèi)灌注全損耗系統(tǒng)用油，通過全損耗系統(tǒng)用油的流動(dòng)，滲透入軸承內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)滑。在這種情況下，封閉腔內(nèi)的介質(zhì)就是全損耗系統(tǒng)用油了。同上面的分析思路，當(dāng)振動(dòng)篩在工作時(shí)，偏心軸的偏心部分因旋轉(zhuǎn)不斷地對(duì)全損耗系統(tǒng)用油壓縮、膨脹，致使全損耗系統(tǒng)用油在封閉腔內(nèi)劇烈地運(yùn)動(dòng)，不斷地分離、迸合、撕裂和摩擦，油溫急劇升高，流動(dòng)性急劇增大，同時(shí)也產(chǎn)生一個(gè)向外的擠壓力，導(dǎo)致全損耗系統(tǒng)用油源源不斷地通過軸承的裝配縫隙向外滲透漏油（見圖3）。

圖3　未改造前主軸斷面圖

3. 解決漏油的方法

根據(jù)上面漏油原因的分析，要解決漏油問題，必須做到兩點(diǎn)：一是保證主軸軸承維持在合適的溫度；二是消除偏心軸偏心部分在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)封閉腔內(nèi)介質(zhì)（空氣或全損耗系統(tǒng)用油）的影響。而且這兩點(diǎn)是相輔相成的，特別是后者對(duì)前者有比較大的影響。

通過實(shí)踐檢驗(yàn)，采用在油杯里加注潤(rùn)滑脂，同時(shí)又在封閉

腔內(nèi)灌注全損耗系統(tǒng)用油對(duì)主軸軸承同時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑，效果是最好的。一方面潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑性能好，還可以堵塞軸承裝配縫隙，防止油液泄漏；另一方面全損耗系統(tǒng)用油的流動(dòng)性好，冷卻效果也好，這樣能確保主軸軸承處于一個(gè)最佳的工作環(huán)境。找到了主軸軸承最佳的潤(rùn)滑方法，那么怎樣才能消除偏心軸偏心部分在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)封閉腔內(nèi)介質(zhì)（全損耗系統(tǒng)用油）產(chǎn)生的影響呢？我們的做法如下：

（1）在軸端對(duì)偏心軸焊接一個(gè)護(hù)套（見圖4），護(hù)套是厚度為3mm的Q235鋼板卷成的圓筒，圓筒內(nèi)腔的半徑為偏心軸的半徑與偏心距之和。對(duì)偏心軸焊接護(hù)套的目的是為了給潤(rùn)滑油一個(gè)相對(duì)平靜而又比較均勻的環(huán)狀運(yùn)動(dòng)空間，當(dāng)潤(rùn)滑油在這個(gè)環(huán)狀空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，減少了油液相互之間的碰撞和摩擦，從而保證了油溫的穩(wěn)定。同時(shí)，潤(rùn)滑油在一個(gè)比較均勻的環(huán)狀空間運(yùn)動(dòng)，由于旋轉(zhuǎn)速度不高，其向外的離心力較小，也就確保了潤(rùn)滑油的相對(duì)平靜，不至于向外泄漏，但潤(rùn)滑油又能滲透入軸承內(nèi)部對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。

圖4　改造后主軸斷面圖

（2）為保證護(hù)套與偏心軸之間的聯(lián)接強(qiáng)度，可在護(hù)套與偏心軸之間灌注環(huán)氧樹脂，由于環(huán)氧樹脂具有強(qiáng)大的粘結(jié)性能，它可以把護(hù)套和偏心軸牢牢地固為一體，避免旋轉(zhuǎn)時(shí)護(hù)套發(fā)生變形。

（3）考慮偏心軸因增加了護(hù)套（護(hù)套本身有一定的重量）而抵消了一部分偏心力矩，從而降低了偏心軸對(duì)篩箱的力矩輸出。為了解決這一問題，可以考慮適當(dāng)增大偏心軸的偏心距，但是偏心距不能增加太大，因?yàn)槠木嘣酱?，偏心軸的加工成本也就越高。

4. 注意事項(xiàng)

在解決主軸組漏油問題時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：

（1）在護(hù)套與偏心軸之間灌注環(huán)氧樹脂時(shí)，為了減少環(huán)氧樹脂的用量（畢竟環(huán)氧樹脂比較貴），可以先用若干條PVC管填充于護(hù)套與偏心軸之間的空間內(nèi)，然后再灌注環(huán)氧樹脂，但放置PVC管時(shí)，要注意均勻分布（見圖5）。這樣大大地減少了環(huán)氧樹脂的使用量，降低了生產(chǎn)成本。

圖5　改造后填充PVC管的主軸斷面圖

（2）因增加護(hù)套需要重新確定偏心距時(shí)，其尺寸大小可以采用估算類比法確定。例如，如果原來偏心距為18mm，可以適當(dāng)增大為20mm，最后偏心軸對(duì)篩箱的力矩輸出還可以通過調(diào)節(jié)平衡輪內(nèi)的配重塊進(jìn)行微調(diào)。

5. 效果評(píng)價(jià)

實(shí)踐證明，我們采用以灌注全損耗系統(tǒng)用油為主，以加注潤(rùn)滑脂為輔的潤(rùn)滑方式是比較合適的。而通過給偏心軸加裝護(hù)套后，主軸組的漏油問題也基本解決。據(jù)客戶反映，未加裝護(hù)套前，一個(gè)臺(tái)班至少要加注一次或二次潤(rùn)滑脂和全損耗系統(tǒng)用油；而加裝護(hù)套后，一周才加注一次潤(rùn)滑脂和全損耗系統(tǒng)用油。由于振動(dòng)篩的工作環(huán)境比較惡劣，加注潤(rùn)滑油的位置空間比較狹小，粉塵大，噪聲大，工人的安全無法保證，因此加注潤(rùn)滑油的時(shí)間間隔不能太短，而解決了漏油問題后，這一時(shí)間間隔完全可以隔得很長(zhǎng)，這樣也就極大地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了振動(dòng)篩的使用效率。

6. 結(jié)語

由于給偏心軸加裝了護(hù)套，保證了潤(rùn)滑油相對(duì)平靜而又比較均勻的運(yùn)動(dòng)，維持了油溫的穩(wěn)定，軸承潤(rùn)滑既充分又徹底，還不會(huì)引起油液泄漏，因此也就延長(zhǎng)了主軸軸承的使用壽命，確保了振動(dòng)篩的正常工作，提高了機(jī)器的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

收稿日期：（20150116）