蜗轮蜗杆减速机漏油密封结构改进
摘要:在锰系产品深加工化合工序中，蜗轮蜗杆减速机因其处于高温、中速运转、酸碱腐蚀性强的恶劣环境下，蜗杆端普通骨架油封经常融化磨损，发生润滑油泄露，导致减速机故障多，环境卫生差，设备使用寿命短。通过对蜗杆端漏油进行改进设计，采用了非接触式密封和接触式密封相结合的方法，使蜗轮蜗杆减速机无论是处于动态情况下还是静态情况下，都能得到良好的密封，从而达到改善环境卫生，延长设备使用寿命的目的。
在电解二氧化锰、硫酸锰、电解金属锰等锰系产品深加工生产中，经常选用普通蜗轮蜗杆减速机搅拌化合矿浆或溶液。此类减速机比较适合于粉尘多、酸碱腐蚀严重、环境温度高等恶劣条件下使用，设备的制造简单、成本低，维护保养、更换都较其他类减速机简单，故倍受厂家青睐[1]。
以某电解二氧化锰厂化合工序搅拌机为例，配套的WHC360 - 37KW 蜗轮蜗杆减速机为卧式结构，输出扭矩力大，搅拌效果好，化合浸取率高，而且减速机价格低廉。但在使用一段时间后，蜗杆两端油封密处出现漏油，既耗费润滑油，影响设备现场卫生，同时漏油故障致使轴承润滑不良，减速机损坏，搅拌停止运转时有发生，从而影响化合浸出工艺的正常进行。因此，改进漏油密封结构十分必要。
1 减速机工作环境和漏油状况
我国生产电解二氧化锰主要采用碳酸锰矿法浸出工艺，在化合桶( 槽) 内，碳酸锰粉和浓硫酸、电解返回废液( 约70℃左右) 等主要原料产生剧烈的化合反应。化合主要技术条件为: 浸出温度≥90℃，浸出时间4 ～ 6 h，中和剂为氧化钙，中和时间0. 5 h，中和终点pH 6 ～ 7[2]。
化合减速机的工作位置大多安装在化合桶( 槽) 支架正中心，运转速度约为40 r /min。减速机要承受碳酸锰粉、石灰粉尘污染和硫酸烟雾、蒸汽、高温的影响，工作环境比较恶劣。高温及蜗杆的中速运转对骨架油封磨损和融化加重，因此在中速、高温、酸碱腐蚀情况下长期运转，漏油愈发严重。WHC360 - 37KW 减速机泄处于箱体蜗杆密封端，减速机在恶劣环境下长期运转，密封效果不佳。润滑油从蜗杆入轴透盖处泄露出来，沉积在皮带轮下附近的化合槽盖板上。
2 减速机蜗杆端的密封结构分析
经过对损坏的减速机解剖，发现原减速机蜗杆端的润滑密封机构采用1 个普通骨架油封，轴承和蜗轮均采用液状润滑油润滑。蜗杆两端的入轴透盖上各设置1 个骨架油封，蜗杆轴右侧皮带轮装置的公差为过渡配合，线速度5. 5 m/s，蜗杆左侧为散热风扇。两端均采用普通骨架油封密封，运转时减速机箱体内油温为75℃左右，搅拌的矿浆温度在85℃以上，箱体外壳温度一般在70℃左右。蜗杆原右侧密封端漏油局部放大后见图1。
从图1 可以看出，入轴透盖中间凹陷部分为集油槽。蜗杆运转时，轴承滚珠( 柱) 将油料甩到入轴透盖的集油槽中。入轴透盖正中心设置了1 个普通骨架油封，由于普通骨架油封不适应高温中速运转条件和化合工序比较恶劣的工作环境，骨架油封很容易磨损和融化，发生润滑油泄露。蜗轮箱内润滑油通过滚珠( 柱) 和集油槽通道，直接从融化的骨架油封处泄露，使轴承、蜗轮少油或无油润滑，导致轴承和蜗轮损坏。而且更换油封时须拆卸皮带轮( 或散热风扇) ，由于公差配合紧密，加上减速机较大、笨重，维修拆卸工作量大，也给维修更换带来很大不便。
3 改进后蜗杆端润滑密封局部结构
在高温、中速运转情况下，蜗轮蜗杆减速机的漏油大致可分为处于动态下和静态下2 种情况下的漏油。动态下是指减速机处于运转状况中，静态下指减速机在停机后的状态[1]。改进后蜗杆端密封结构如图2 所示。
改进主要是采用3 道密封相结合的方案来解决2 种不同情况下的漏油。第1 道密封主要解决减速机处于动态下漏油，第2、3道密封主要解决减速机处于静态下的漏油。
具体作用和密封结构说明如下。
第1 道密封: 采用螺旋密封，在入轴透盖上设计赶油螺纹。螺旋密封属非接触式密封，即通过螺旋密封把蜗杆轴运转时外流的高温油料赶回集油槽内，同时对轴承起到良好润滑作用。
第2 道密封: 采用接触式密封。停机后，油料通过螺旋密封段外流，采用填料毡圈密封进行静态下的2 次封堵。填料毡圈由聚四氟乙烯纤维填料组成，该填料适用工作条件为: 温度65 ～ 260℃，转速100 ～ 1 750 r /min，压力0 ～ 3 MPa[3]。
第3 道密封: 采用接触式密封，新增油封端盖和密封垫片，端盖内设置双向动力型油封，进行静态下的第3 次封堵。油封圈材料选用丁腈橡胶，适用于中速，使用温度< 150℃，而油封件类型采用双向动力型，唇口气侧表面上有对称的浅花纹，如三角凸块，正反转时产生动力回流作用，可把将要滴漏的油回流到集油槽一侧[4]。
4 结语
实施改进方案后，每台减速机补充的油量由原、来0. 5 kg /d 延长到每2 个月补加1 次，并且减少了骨架油封等配件的更换，减少了维修工时。由于油封端盖与入轴透盖之间采用可装拆的连接方式，避免了皮带轮的装卸，使维修更换填料更为方便。改进密封结构后，解决了高温中速运转下的蜗轮蜗杆减速机蜗杆两端严重漏油的问题，同时赶油密封良好的润滑方式可延长设备使用寿命。
