吳 敬

（沈陽工學(xué)院 沈陽）

1.問題

型號(hào)W200A鏜床，主軸直徑200mm，最大加工孔直徑500mm，加工孔長(zhǎng)度1600mm，主軸密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。主軸密封共四道，最外道是氣體密封，由主軸和主軸端蓋組成；第二道是迷宮密封，由軸承壓蓋和迷宮密封環(huán)組成；第三道是油溝密封，由主軸和軸承壓蓋組成；第四道是甩油環(huán)密封，由主軸和軸承壓蓋組成。鏜床已運(yùn)轉(zhuǎn)多年，主軸端蓋附近有潤(rùn)滑油滲漏，將軸承壓蓋拆開，檢查密封元件，發(fā)現(xiàn)存在灰塵和污垢。

圖1 主軸密封結(jié)構(gòu)示意圖

2.分析

鏜床主軸密封不嚴(yán)原因有兩個(gè)：一是機(jī)床使用多年，密封元件有磨損，導(dǎo)致密封不嚴(yán)；二是原密封結(jié)構(gòu)存在先天不足，影響密封效果。

最外道氣體密封由主軸和主軸端蓋組成，主軸端蓋上設(shè)一個(gè)徑向孔，內(nèi)圓設(shè)一道環(huán)形槽，氣體通過徑向孔進(jìn)入環(huán)形槽，形成環(huán)形氣流，向外噴出，阻止外界灰塵進(jìn)入。由于徑向孔僅為一個(gè)，在孔附件氣流壓力較大，而遠(yuǎn)離徑向孔之處，氣流壓力較小，這樣就存在氣流壓力小的部位密封效果較差的現(xiàn)象，主軸直徑越大，弊端越嚴(yán)重。第二道迷宮密封是單道迷宮密封，迷宮數(shù)量與密封效果有關(guān)，迷宮數(shù)量越少，密封效果越差。

3.改進(jìn)

主軸結(jié)構(gòu)不易改動(dòng)，僅對(duì)軸承壓蓋，主軸端蓋和迷宮密封環(huán)等零件進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的主軸密封結(jié)構(gòu)見圖2。主軸端蓋是組成氣體密封的元件，在主軸端蓋的內(nèi)圓和外圓上各加工一個(gè)環(huán)形槽，對(duì)應(yīng)環(huán)槽加工若干個(gè)徑向孔，氣體首先進(jìn)入外環(huán)槽，再由徑向孔進(jìn)入內(nèi)環(huán)槽，在內(nèi)環(huán)槽里環(huán)向形成多個(gè)氣源，流動(dòng)的氣體壓力基本均勻，可以保證主軸在整個(gè)圓周方向都具有良好的密封效果。所有徑向孔的尾端向外傾斜一個(gè)角度，增強(qiáng)氣流向外噴出的效果。

圖2 改進(jìn)后主軸密封結(jié)構(gòu)示意圖

第二道密封由原迷宮密封改為甩油環(huán)密封，對(duì)原迷宮密封環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，外圓加工三道不等邊鋸齒形環(huán)槽，用于甩油。不等邊鋸齒形環(huán)槽，在將流體甩出時(shí)，具有向外的導(dǎo)向功能，強(qiáng)化密封效果。第三道和第四道密封涉及主軸結(jié)構(gòu)，故不進(jìn)行改動(dòng)。

4.效果

在主軸端蓋上增加若干個(gè)徑向孔，保證氣流壓力均勻，獲得較好的氣體密封效果；將原迷宮密封改為由外圓加工成不等邊鋸齒形環(huán)槽的甩油環(huán)密封，使密封性能改善。改進(jìn)后的密封易加工，不涉及外部系統(tǒng)及主軸的變化。改進(jìn)后，滲油現(xiàn)象消失，軸承潤(rùn)滑油比較清潔。