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摘要:在錳系產品深加工化合工序中，蝸輪蝸桿減速機因其處于高溫、中速運轉、酸堿腐蝕性強的惡劣環境下，蝸桿端普通骨架油封經常融化磨損，發生潤滑油泄露，導致減速機故障多，環境衛生差，設備使用壽命短。通過對蝸桿端漏油進行改進設計，采用了非接觸式密封和接觸式密封相結合的方法，使蝸輪蝸桿減速機無論是處于動態情況下還是靜態情況下，都能得到良好的密封，從而達到改善環境衛生，延長設備使用壽命的目的。
在電解二氧化錳、硫酸錳、電解金屬錳等錳系產品深加工生產中，經常選用普通蝸輪蝸桿減速機攪拌化合礦漿或溶液。此類減速機比較適合于粉塵多、酸堿腐蝕嚴重、環境溫度高等惡劣條件下使用，設備的制造簡單、成本低，維護保養、更換都較其他類減速機簡單，故倍受廠家青睞[1]。
以某電解二氧化錳廠化合工序攪拌機為例，配套的WHC360 - 37KW 蝸輪蝸桿減速機為臥式結構，輸出扭矩力大，攪拌效果好，化合浸取率高，而且減速機價格低廉。但在使用一段時間后，蝸桿兩端油封密處出現漏油，既耗費潤滑油，影響設備現場衛生，同時漏油故障致使軸承潤滑不良，減速機損壞，攪拌停止運轉時有發生，從而影響化合浸出工藝的正常進行。因此，改進漏油密封結構十分必要。
1 減速機工作環境和漏油狀況
我國生產電解二氧化錳主要采用碳酸錳礦法浸出工藝，在化合桶( 槽) 內，碳酸錳粉和濃硫酸、電解返回廢液( 約70℃左右) 等主要原料產生劇烈的化合反應。化合主要技術條件為: 浸出溫度≥90℃，浸出時間4 ～ 6 h，中和劑為氧化鈣，中和時間0. 5 h，中和終點pH 6 ～ 7[2]。
化合減速機的工作位置大多安裝在化合桶( 槽) 支架正中心，運轉速度約為40 r /min。減速機要承受碳酸錳粉、石灰粉塵污染和硫酸煙霧、蒸汽、高溫的影響，工作環境比較惡劣。高溫及蝸桿的中速運轉對骨架油封磨損和融化加重，因此在中速、高溫、酸堿腐蝕情況下長期運轉，漏油愈發嚴重。WHC360 - 37KW 減速機泄露點處于箱體蝸桿密封端，減速機在惡劣環境下長期運轉，密封效果不佳。潤滑油從蝸桿入軸透蓋處泄露出來，沉積在皮帶輪下附近的化合槽蓋板上。
2 減速機蝸桿端的密封結構分析
經過對損壞的減速機解剖，發現原減速機蝸桿端的潤滑密封機構采用1 個普通骨架油封，軸承和蝸輪均采用液狀潤滑油潤滑。蝸桿兩端的入軸透蓋上各設置1 個骨架油封，蝸桿軸右側皮帶輪裝置的公差為過渡配合，線速度5. 5 m/s，蝸桿左側為散熱風扇。兩端均采用普通骨架油封密封，運轉時減速機箱體內油溫為75℃左右，攪拌的礦漿溫度在85℃以上，箱體外殼溫度一般在70℃左右。蝸桿原右側密封端漏油局部放大后見圖1。
從圖1 可以看出，入軸透蓋中間凹陷部分為集油槽。蝸桿運轉時，軸承滾珠( 柱) 將油料甩到入軸透蓋的集油槽中。入軸透蓋正中心設置了1 個普通骨架油封，由于普通骨架油封不適應高溫中速運轉條件和化合工序比較惡劣的工作環境，骨架油封很容易磨損和融化，發生潤滑油泄露。蝸輪箱內潤滑油通過滾珠( 柱) 和集油槽通道，直接從融化的骨架油封處泄露，使軸承、蝸輪少油或無油潤滑，導致軸承和蝸輪損壞。而且更換油封時須拆卸皮帶輪( 或散熱風扇) ，由于公差配合緊密，加上減速機較大、笨重，維修拆卸工作量大，也給維修更換帶來很大不便。
3 改進后蝸桿端潤滑密封局部結構
在高溫、中速運轉情況下，蝸輪蝸桿減速機的漏油大致可分為處于動態下和靜態下2 種情況下的漏油。動態下是指減速機處于運轉狀況中，靜態下指減速機在停機后的狀態[1]。改進后蝸桿端密封結構如圖2 所示。
改進主要是采用3 道密封相結合的方案來解決2 種不同情況下的漏油。第1 道密封主要解決減速機處于動態下漏油，第2、3道密封主要解決減速機處于靜態下的漏油。
具體作用和密封結構說明如下。
第1 道密封: 采用螺旋密封，在入軸透蓋上設計趕油螺紋。螺旋密封屬非接觸式密封，即通過螺旋密封把蝸桿軸運轉時外流的高溫油料趕回集油槽內，同時對軸承起到良好潤滑作用。
第2 道密封: 采用接觸式密封。停機后，油料通過螺旋密封段外流，采用填料氈圈密封進行靜態下的2 次封堵。填料氈圈由聚四氟乙烯纖維填料組成，該填料適用工作條件為: 溫度65 ～ 260℃，轉速100 ～ 1 750 r /min，壓力0 ～ 3 MPa[3]。
第3 道密封: 采用接觸式密封，新增油封端蓋和密封墊片，端蓋內設置雙向動力型油封，進行靜態下的第3 次封堵。油封圈材料選用丁腈橡膠，適用于中速，使用溫度< 150℃，而油封件類型采用雙向動力型，唇口氣側表面上有對稱的淺花紋，如三角凸塊，正反轉時產生動力回流作用，可把將要滴漏的油回流到集油槽一側[4]。
4 結語
實施改進方案后，每臺減速機補充的油量由原、來0. 5 kg /d 延長到每2 個月補加1 次，并且減少了骨架油封等配件的更換，減少了維修工時。由于油封端蓋與入軸透蓋之間采用可裝拆的連接方式，避免了皮帶輪的裝卸，使維修更換填料更為方便。改進密封結構后，解決了高溫中速運轉下的蝸輪蝸桿減速機蝸桿兩端嚴重漏油的問題，同時趕油密封良好的潤滑方式可延長設備使用壽命。
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