宋傳照

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摘　要：回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)采用邊緣傳動(dòng)的開(kāi)式齒輪裝置驅(qū)動(dòng)，在運(yùn)行中，從開(kāi)式齒輪的齒輪罩向外泄漏潤(rùn)滑油的情況比較嚴(yán)重，既污染設(shè)備，又污染設(shè)備周邊環(huán)境，為此設(shè)計(jì)了開(kāi)式齒輪罩的相關(guān)部位密封技改方案。改造后使用效果良好，有效避免或減少了齒輪罩漏油問(wèn)題，解決了長(zhǎng)久以來(lái)回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)開(kāi)式齒輪的齒輪罩漏油嚴(yán)重的疑難問(wèn)題，有效減少油品損耗，同時(shí)避免或減少對(duì)自然環(huán)境的污染。

1　回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)開(kāi)式齒輪罩的漏油分析

回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)裝置的齒輪罩密封不良，會(huì)產(chǎn)生漏油，不僅造成潤(rùn)滑油的大量泄漏和損耗，還明顯造成環(huán)境污染和設(shè)備污染。開(kāi)式齒輪罩漏油部位主要有三處，分別是：

1）齒輪罩與小齒輪軸的密封處漏油

此處常用的密封材料有毛氈或浸油盤根，用法蘭把毛氈或浸油盤根擠壓在小齒輪軸與齒輪罩之間，形成密封。由于采用比較大的擠壓力擠壓毛氈或浸油盤根到小齒輪軸上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，毛氈或浸油盤根磨損比較快，很快失去了密封作用而漏油（見(jiàn)圖1）。而且由于密封材料是擠壓在小齒輪軸上，小齒輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與密封材料的摩擦力很大，以及和外界粉塵雜質(zhì)的共同作用，易造成小齒輪軸表面磨損嚴(yán)重，給小齒輪軸的安全運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

圖1　齒輪罩與小齒輪軸的密封處漏油

2）齒輪罩與大齒圈的密封處漏油

由于回轉(zhuǎn)窯的大齒圈直徑比較大，一般都在6m以上，回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)行過(guò)程中，筒體有很明顯的熱變形和熱膨脹，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，大齒圈的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)有明顯的徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)變化，有時(shí)會(huì)呈明顯的擺動(dòng)狀；回轉(zhuǎn)窯在回轉(zhuǎn)的同時(shí)，還有周期性的上行和下行，大齒圈也隨之上行和下行，因此大齒圈與齒輪罩之間的密封位置和密封間隙也是在動(dòng)態(tài)變化中?；剞D(zhuǎn)窯筒體的高溫?zé)彷椛湟卜浅４?，?huì)對(duì)齒輪罩的密封材料產(chǎn)生明顯的不良影響。回轉(zhuǎn)窯在停機(jī)后，筒體溫度會(huì)由200~400℃降低到40℃以下，回轉(zhuǎn)窯筒體長(zhǎng)度因降溫而明顯收縮，大齒圈會(huì)隨回轉(zhuǎn)窯筒體收縮，而發(fā)生明顯的沿回轉(zhuǎn)窯軸線方向的位移，但齒輪罩是固定在回轉(zhuǎn)窯下面混凝土基礎(chǔ)上的，不會(huì)移動(dòng)，因此大齒圈與齒輪罩的相對(duì)位置也會(huì)發(fā)生明顯的變化。因?yàn)檫@些特殊運(yùn)行工況，使得回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪的齒輪罩密封特別困難，密封效果也比較差，該處漏油情況見(jiàn)圖2。

圖2　回轉(zhuǎn)窯大齒圈與齒輪罩密封處漏油

球磨機(jī)的開(kāi)式齒輪直徑也比較大，直徑越大，齒輪的徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)也就越大，而且球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)速度相對(duì)比較大，因此要求球磨機(jī)的大齒圈齒輪罩的密封，需要既能避免或減少漏油，還要有效防止粉塵雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩內(nèi)。

3）齒輪罩的檢查門密封處漏油

齒輪罩上的檢查門，在大齒圈和小齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，齒面上的潤(rùn)滑油會(huì)在離心力的作用下，飛濺到齒輪罩上和檢查門上。飛濺到齒輪罩的潤(rùn)滑油在向下流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)齒輪罩上的檢查門，如果檢查門的密封不良時(shí)，潤(rùn)滑油會(huì)從檢查門的門縫處飛濺、溢流到齒輪罩外，造成設(shè)備和周圍環(huán)境的污染（見(jiàn)圖3）。

圖3　齒輪罩的檢查門密封處漏油

通過(guò)上述分析，可以看出回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)開(kāi)式齒輪罩的密封，都有旋轉(zhuǎn)的部件，是動(dòng)密封，漏油嚴(yán)重主要與齒輪罩的密封結(jié)構(gòu)和所用的密封材料有很大的關(guān)系。回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)尺寸比較大，還伴隨著明顯的振動(dòng)和比較大的撓度，回轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)有明顯偏離回轉(zhuǎn)中心的擺動(dòng)情況，并且回轉(zhuǎn)窯筒體的熱輻射還比較大。因此，上述這些回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部位的密封，用帶唇的接觸式橡膠密封是無(wú)法有效解決的，通過(guò)在密封處填壓毛氈來(lái)密封，密封效果也不好。

2　解決辦法及效果

為了解決回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)開(kāi)式齒輪罩的漏油問(wèn)題，重新設(shè)計(jì)了各處的密封結(jié)構(gòu)。

2.1　開(kāi)式齒輪罩密封的結(jié)構(gòu)改造

1）齒輪罩與小齒輪軸密封的改造

齒輪罩與小齒輪軸的密封，是在齒輪罩外，加裝一套具有三道密封結(jié)構(gòu)的迷宮密封裝置，來(lái)解決漏油問(wèn)題。

第一道密封：甩油環(huán)。它采用耐油橡膠制作，圓環(huán)狀，軸向剖面圖呈兩個(gè)倒V型。甩油環(huán)安裝在小齒輪軸上后，用一根Φ10mm彈簧將它緊緊地抱在小齒輪軸上，使它能隨小齒輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。倒V型結(jié)構(gòu)的甩油環(huán)，既方便將沿著軸流出的潤(rùn)滑油擋住，通過(guò)離心力甩落下來(lái)，通過(guò)迷宮密封腔體下部的回流油口，流回到油池內(nèi)，同時(shí)，倒V型結(jié)構(gòu)又起到了兩重迷宮密封的作用，成倍增加了甩油、阻擋油的功能。這道密封結(jié)構(gòu)，可以阻擋和回流大部分從小齒輪軸和齒輪罩之間的縫隙泄漏出的潤(rùn)滑油。

第二道密封：軸迷宮密封。它和甩油環(huán)外的腔體外殼是一體的，材料是一樣的，可選用鑄鐵或鑄鋼。采用上下分體式，上部和下部采用法蘭口對(duì)接，方便檢查和清洗軸迷宮密封，以及方便檢查和更換內(nèi)?的甩油環(huán)。

軸迷宮密封的工作原理是：少部分油在越過(guò)了甩油環(huán)后，會(huì)沿著軸繼續(xù)向外走，在離心力和潤(rùn)滑油表面張力的作用下，黏附在軸上的潤(rùn)滑油會(huì)形成小的油珠，然后從軸上甩落下來(lái)，繼而被軸迷宮密封的密封槽捕捉和收集起來(lái)，這些被捕捉和收集起來(lái)的油珠，通過(guò)軸迷宮密封槽下部的導(dǎo)流孔導(dǎo)流到甩油環(huán)所在的腔體下部，經(jīng)過(guò)甩油環(huán)所在腔體的下壁，回流到油池內(nèi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)密封和擋油的作用。

第三道密封：毛氈。它是安裝在小齒輪軸迷宮密封的外端，它有兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是：小齒輪軸上的油在經(jīng)過(guò)了甩油環(huán)、軸迷宮密封的密封擋油作用后，黏附在軸上的油已非常少，但軸上這非常少的油也有可能會(huì)沿軸繼續(xù)向外走。安裝在迷宮密封外端的毛氈，就可以較好地阻擋小齒輪軸上這一點(diǎn)很少量的潤(rùn)滑油向外泄漏。毛氈的第二個(gè)作用是阻擋外界的粉塵雜質(zhì)進(jìn)入迷宮密封內(nèi)，避免雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩內(nèi)污染潤(rùn)滑油。上述這三道密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4　齒輪罩與小齒輪軸密封的改造

密封整體上是采用上下剖分結(jié)構(gòu)，通過(guò)法蘭口來(lái)連接上下腔體蓋。軸向端面采用法蘭口，與齒輪罩連接固定，安裝比較方便。安裝時(shí)所有的法蘭口要涂抹密封膠或加裝耐油橡膠墊片，確保法蘭口密封良好，不泄漏潤(rùn)滑油。齒輪罩內(nèi)壁的擋油板采用鋼板，焊接在回流油口上部，傾斜安裝，便于給回流油口進(jìn)行遮擋，也導(dǎo)流上面流下來(lái)的油液，擋油板與大齒圈齒輪罩的焊口要滿焊。這三道密封結(jié)構(gòu)在解決漏油的同時(shí)，也起到防塵的作用。

2）齒輪罩與大齒圈密封的改造

根據(jù)大齒圈及齒輪罩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在齒輪罩與大齒輪密封處，采用兩道密封。

第一道密封有兩個(gè)環(huán)，當(dāng)大齒圈齒面的齒輪油向齒輪外流淌、外溢、甩落飛濺時(shí)，大部分被第一個(gè)環(huán)阻擋，在重力、離心力的作用下，在第一個(gè)環(huán)與大齒圈端面的導(dǎo)流作用下，向下回流到油池內(nèi)。少部分漫過(guò)、飛濺過(guò)第一個(gè)環(huán)的潤(rùn)滑油，會(huì)受到第二個(gè)環(huán)的阻擋、收集，回流到齒輪罩的油池內(nèi)。第一道密封材料采用鋼板焊接制造，所有焊縫要滿焊。

第二道密封是氈密封，它起到兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是，繼續(xù)阻擋少量飛濺過(guò)第一道密封的油，并回流到油池內(nèi)；第二個(gè)作用是，阻擋外界粉塵雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩，防止粉塵雜質(zhì)污染潤(rùn)滑油，減少或避免因雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩內(nèi)，而造成的齒面點(diǎn)蝕、擦傷、擠壓傷等損傷的發(fā)生。

這兩道密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

圖5　齒輪罩與大齒圈密封的改造

第一道密封環(huán)是通過(guò)法蘭口安裝到大齒圈端面上。在安裝時(shí)，在法蘭口涂抹密封膠，或加裝耐油橡膠墊片或耐油O型橡膠條，來(lái)確保法蘭口密封良好，避免開(kāi)式齒輪油從法蘭口向外泄漏。

3）齒輪罩檢查門密封結(jié)構(gòu)的改造齒輪罩檢查門的改造結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)是，檢查門的門框口設(shè)計(jì)成傾斜狀，將潤(rùn)滑油向齒輪罩油池方向?qū)Я?，這樣有利于潤(rùn)滑油向齒輪罩的油池回流。在檢查門蓋的內(nèi)側(cè)加裝導(dǎo)流板，將飛濺和流經(jīng)檢查門的潤(rùn)滑油，導(dǎo)流到檢查門門框的下部?jī)A斜板上，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油較好地回流到齒輪罩油池內(nèi)。檢查門框、檢查門蓋和檢查門內(nèi)側(cè)的導(dǎo)流板，用鋼板制作，所有焊口要滿焊。避免采用段焊時(shí)，潤(rùn)滑油從段焊縫隙處泄漏出去。

圖6　齒輪罩檢查門的密封改造

2.2　開(kāi)式齒輪罩密封結(jié)構(gòu)改造效果

開(kāi)式齒輪罩密封改造結(jié)構(gòu)用于多家企業(yè)，到目前已經(jīng)實(shí)際使用一年多，實(shí)際使用情況見(jiàn)圖7，密封效果非常好，較好地解決了齒輪罩漏油嚴(yán)重的問(wèn)題。

圖7　開(kāi)式齒輪罩密封改造后的效果

3　結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)一些設(shè)備密封不良的疑難問(wèn)題，需要進(jìn)行仔細(xì)檢查和詳細(xì)分析，分析漏油的原因和實(shí)際的漏油過(guò)程，結(jié)合設(shè)備本身的?轉(zhuǎn)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的密封改造方案。通過(guò)對(duì)密封的改造，可以有效減少或避免漏油，降低油品消耗，節(jié)能降耗，降本增效，可以降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于回轉(zhuǎn)部位有明顯的擺動(dòng)，或有較大的熱脹冷縮的情況，或有很高熱輻射等特殊工況的密封部位，可以考慮采用迷宮密封的結(jié)構(gòu)。上述的三種密封改造方案，它們的整體和局部尺寸，可以根據(jù)小齒輪軸的直徑，大齒圈齒輪罩與小齒輪軸承座之間的空間距離，大齒圈齒輪罩與大齒圈的結(jié)構(gòu)尺寸等來(lái)調(diào)整和確定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如果設(shè)備的實(shí)際空間距離較小，可以適當(dāng)調(diào)整安裝的相對(duì)位置，或者可以選取這些密封結(jié)構(gòu)的一部分密封結(jié)構(gòu)，也可以起到比較好的密封效果。改造設(shè)計(jì)時(shí)要考慮，改造后的密封結(jié)構(gòu)不能對(duì)設(shè)備的零部件運(yùn)轉(zhuǎn)造成干涉，不會(huì)影響設(shè)備正常生產(chǎn)運(yùn)行。

來(lái)源：《水泥》

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