樊延良
（青島科尼（ní）樂（lè）機械設備有限公司（sī））
【摘要】介紹了雙臥軸強製式（shì）攪拌機軸端密封的兩種主要形式及其缺陷和解決方法。推出了一種改（gǎi）進型軸端密封，有效的解決（jué）了漏漿問題，延長了密封時間。
【關鍵詞】混凝土攪拌機；軸端密封；定動（dòng）間隙（xì）；軸端漏漿
在雙臥軸攪拌機的設計中，軸端密封是需要重點考慮的部分之一。軸端密封位於攪（jiǎo）拌機的攪拌（bàn）軸上（shàng），處於（yú）攪（jiǎo）拌（bàn）葉片（殼體內）與支撐軸承（殼體外）之間。如圖1所示，除支撐軸承（chéng）組件（jiàn）外，其餘零件均為軸端密封的組成部分。其作用是防止攪拌機（jī）在工作時砼泥（ní）漿由定動間隙（即固定（dìng）在殼體上的元件與旋轉元件之間（jiān）的間隙）向殼體外擠出，俗稱軸端漏漿。因泥漿中含有砂子等固體顆粒，一旦從殼體內擠入定動間隙，固體顆粒將在定動元件中產（chǎn）生研磨作用，磨損定動元件（jiàn）。若泥漿堵塞了潤滑油口，泥漿在定動間隙內部分硬化，磨損將加（jiā）快，對（duì）定動元件的損壞也將加快並導致軸端漏漿。若泥漿突破支撐軸承組件密封，進（jìn）入並破壞軸承（chéng）。將造成整機無法正常工作。
圖1 開式迷（mí）宮密封結構圖
1.支撐軸承組件；2.轉環轂；3.攪拌軸；4.J型油封；5.滑環轂；6.浮動密封環；7.擋圈；8.蓋板（bǎn）；9.油杯；l0.密封圈；11.注油組件；12.攪拌機殼體（tǐ）
1 軸端密（mì）封的改進曆（lì）程
1.1開式迷宮密封
早期攪拌（bàn）機的軸端密封采用組（zǔ）合式軸端密封結構，亦稱開式迷宮密封。如圖1所示，支撐軸承（chéng）組件固定在（zài）攪（jiǎo）拌機殼體（tǐ）上，轉環轂由螺釘（dìng）固定（dìng）在攪（jiǎo）拌軸上，擋圈被固定在攪拌軸（zhóu）與轉（zhuǎn）環轂之間，三者組成（chéng）轉（zhuǎn）動體。滑環轂固定在攪拌機殼體上，通過密封圈來調節轉環轂與（yǔ）滑環轂對浮動密封環的壓力。而J型油封可阻止潤滑油向滑環轂外（wài）溢出。蓋板固定在殼體上，其厚度根據（jù）裝配後實際測定，保證與擋圈之間合理（lǐ）的間（jiān）隙是整個軸端（duān）密封的關鍵，相對麵積較大，加工、裝（zhuāng）配過程中控（kòng）製的好與否，將從很大程度上影響（xiǎng）著密封的效果，擋圈、蓋板均采用Q345-A材料加工而成，有較好（hǎo）的耐磨性。另外攪拌軸與蓋板之間的周向間隙也需要進行合理的設計。
定動間隙和潤滑油是軸端密封的關鍵點。較小的間隙本身就能阻礙泥漿的進入，而從密封角（jiǎo）度而言，間隙越小越好，但加（jiā）工製作卻越難實現。考慮到加工、裝配的具體情況，一般定動間隙設計為0.5mm。潤滑油是一（yī）種流體，依賴其固（gù）態（tài）特性阻礙（ài）泥漿的進入。固態特性又取決於粘度，粘度越高，固態特性愈好，但流動性越差，越不容易泵送注入定動（dòng）間（jiān）隙。所以，一般選（xuǎn）用00號或0號鋰基（jī）潤滑脂，既有一定的粘度，又有較好的流動性。
在加（jiā）工與裝配（pèi）中，保證均勻的0.5mm定（dìng）動（dòng）間隙有一定難度，所以定動間隙（xì）內的潤（rùn）滑油在縫隙各處產生的阻力各不相等。攪拌機在工作時，殼體內的泥漿因砼（tóng）本身重力與攪拌（bàn）葉片的擠壓在軸端產生一定壓力，當此壓力大於潤滑（huá）油在攪拌軸與蓋板之間的定動間隙上產生的Z小阻力時，泥（ní）漿會進入此問隙（xì），泥漿中的固體顆粒會對其造成磨損，當此間隙被不斷的擴大並被泥（ní）漿充滿時，泥漿就會因同樣的原因進入蓋板與（yǔ）擋圈之間的（de）間隙，再後會進（jìn）入定動間隙中的空腔，直至破壞J型油（yóu）封並從此處向滑環轂外溢出，這樣就出現了軸端漏（lòu）漿（jiāng）。另外，若在使用前或使用（yòng）中沒有向軸端密封內泵油，軸端密封也容易被破（pò）壞（huài）。在潤滑油缺失而又（yòu）不能得到及（jí）時補充（chōng）時，定動間（jiān）隙內潤滑油的阻力將會減（jiǎn）小，泥漿則順勢（shì）進入定動間隙，損壞定動元件。
延長軸端（duān）密封（fēng）時間、解決（jué）漏漿有兩種方（fāng）法。一是不斷地供（gòng）油，不斷產生高於泥（ní）漿的壓力，使泥漿無法進入。但做起來並不現（xiàn）實，畢竟0.5mm的間隙還是不小，不斷地供（gòng）油，不僅油量消耗太大，不易補充，而且太多的潤滑油（yóu）進入砼也會影響砼質（zhì）量。一是（shì）縮小定（dìng）動間隙，使間隙足夠小，小到泥漿的顆（kē）粒無法（fǎ）通過。世界上確有這樣的軸端密封，但其（qí）工藝要求很高，造價昂（áng）貴，一般的加工能力無法（fǎ）實現。而圖1結構形式較為簡單，製作上較易實現，雖有前述的一（yī）些（xiē）不足（zú），但在製（zhì）作與使用中（zhōng）作（zuò）適當控製，使用效果尚可。這種結構一般用在較小型攪拌（bàn）機上，因罐內的砼量較少，泥漿的壓力也（yě）會較小，突破定動間隙的（de）機會也會少一些。
1.2閉式密封
如圖2所示組合式軸端密封結構圖，稱閉式密封。在定動間（jiān）隙問設計（jì）一（yī）耐磨柔性元件黃膠，通過（guò）黃膠固定鋼架將其固定在軸頭外殼上，鎖軸器固定圈通過斜麵（miàn）張緊將鎖軸器主（zhǔ）體（tǐ）壓緊在攪拌軸上。黃（huáng）膠與鎖軸器（qì）主體緊密接觸，使定動間隙在此處變為零。側臂限位圈與軸頭保護圈A通過（guò）螺栓組及緊定螺釘將其固定在攪拌軸上，對軸端起著保護作用，可防止泥漿（jiāng）直接進（jìn）入軸頭（tóu）保護圈B與（yǔ）攪拌軸之間的間隙（xì）內。這樣鎖軸器主（zhǔ）體、鎖軸（zhóu）器、側臂限位圈、軸頭保護（hù）圈A與攪（jiǎo）拌軸組成轉動體，其餘零件為固定元件。
圖2 閉式密封結（jié）構圖
1.支撐軸承組件；2.骨（gǔ）架密封圈；3.浮動密封環；4.壓蓋；5.軸頭外殼；6.鎖軸（zhóu）器體；7.單向密封圈（quān）；8.鎖軸器固（gù）定圈；9.黃膠；10.黃膠固定鋼（gāng）架；11.側臂限位圈；12.緊定螺絲；13.軸（zhóu）頭保護（hù）圈A；14.O型圈；15.攪拌軸；16.軸頭保護圈B；17.固定螺杆
這種（zhǒng）密封較前一種方式作了很大改進。， 增加了（le）軸頭保護圈B和側（cè）臂限位圈，起（qǐ）到保護主密封和延長定動間隙並減緩泥漿進入主密封的時間（jiān）的作用（yòng）。第二，改變了主密封的結（jié）構形式，采用剛性材料鎖軸器主體與（yǔ）柔性材料（liào）黃膠之間的（de）零間隙來實現密封，這也（yě）是此（cǐ）種密封的關鍵點。用（yòng）黃膠固定鋼架將黃膠壓附在（zài）鎖軸器主體上（shàng），鎖軸器（qì）主體的錐麵與黃膠（jiāo）接觸，既可增大接觸麵積，又可使黃膠始終處於受壓狀態，且在磨損情況下可得到及時補償，延長（zhǎng）零間隙的保（bǎo）持時間，從而延長軸端密封時（shí）間。第三，改變了潤滑油注入形式，改人為手泵為（wéi）自（zì）動機泵，並能在（zài）油路堵塞的情況下實現報警，以（yǐ）減少人為失誤造成的損壞幾率。
泥（ní）漿突破密（mì）封的方式如前述原因，泥漿首（shǒu）先進入側臂限位（wèi）圈與軸頭保護圈之間的定（dìng）動間隙內，磨損這些定動元件並擴大間隙（xì）。當此間隙擴大到一定程度，而進入此間隙內的泥漿仍在不斷（duàn）受到擠（jǐ）壓，泥漿（jiāng）將繼（jì）續向軸頭保護圈B與攪拌軸之間的定動間隙內滲入，直至主密封處。此時，若能較好地保持主密封之間的壓力，而（ér）潤滑油路又能正常工作，潤滑（huá）油可不斷從定（dìng）動元件向殼體內擠出，軸端密封將不會被突破，甚至軸（zhóu）頭保（bǎo）護圈B與（yǔ）側臂限位圈從攪拌軸上脫落、攪拌軸被磨損（sǔn），軸（zhóu）端密封仍（réng）能正常使用。
當黃膠被磨損（sǔn）或黃膠（jiāo）固定鋼（gāng）架鬆動，黃膠與鎖（suǒ）軸（zhóu）器主體之間的間隙增大，則泥漿就會進入此間隙（xì），磨損這裏的定動元件。泥漿（jiāng）一旦（dàn）突破主密封，以後的幾道密封將難以阻止其繼續外泄，Z後損壞壓蓋上的骨架油（yóu）封，出現軸端（duān）漏漿（jiāng）。
為延長（zhǎng）軸端密（mì）封（fēng）時間應采取下列措（cuò）施。
1）改（gǎi）進輔助密封這種軸端結構的（de）軸頭保護圈B和側臂（bì）限位圈因固定麵相對較（jiào）小，容易從攪拌軸上脫落。脫落的（de）直接後果是泥漿直接威脅到主密封，增大（dà）了軸端漏（lòu）漿的概率。因（yīn）此需要改進其結構（gòu），使其不易脫落，起到保（bǎo）護主密封的作用（yòng）。
2）要經常性地檢（jiǎn）查主密封從以上分析可知（zhī），主密封若能（néng）正常工作，軸端密封將不會被突破，所以（yǐ）保證主密封的正常（cháng）工作尤為重要。保持主密封正常工作的關鍵：一是（shì）要及（jí）時（shí）對（duì）黃膠進行壓緊，防止黃膠鬆動，造（zào）成與鎖軸器主體之間的間隙變大；二是需要潤滑油不斷（duàn）從此間隙向殼體內擠出（chū），保持油路（lù）暢通。這二（èr）者缺一不可。攪拌機（jī）工作時，有較大振動，會導致黃膠固定鋼架鬆動，因此需要經常檢查黃（huáng）膠固定鋼（gāng）架上固定螺杆是否鬆動，若有（yǒu）鬆動應（yīng）及時緊固。保持油路暢通需要檢查油路中是否有漏油之（zhī）處，若（ruò）有應（yīng）及時處理，另（lìng）外工作（zuò）結束衝洗完攪拌機殼體之後，應繼續（xù）泵入潤（rùn）滑油至定動（dòng）間隙，直至潤滑油向殼體內側溢出。若能做到（dào）這些，就可很好（hǎo）地起到保護主密封的作用。
3）提高潤滑油的粘（zhān）度高粘度的（de）潤滑油在定動間隙內阻力較大，這裏使用的是自動機泵，可以通過改變泵的型式加以實現。
這種形式（shì）的軸端密封要求兩軸端的固定法蘭中心孔要有較好的同心度，同心度數（shù）值越小越好，同時（shí）還要求兩軸端的固定法蘭外端麵相對兩孔心線有一定的垂直度，越（yuè）垂直越好。這對整個工（gōng）藝過程要求較高，如製作過程保證得不理想，則會出現（xiàn）定動間隙（xì）不均勻，輔助（zhù）密封就容易被泥漿突破。而（ér）主密（mì）封的相互壓力不均勻，就（jiù）會出（chū）現黃膠磨損（sǔn）不均勻，加快黃膠的損壞。
經試驗，在製作、使用比較正常的情況下，這種軸端密封可保（bǎo）持5萬～7萬（wàn）罐次不（bú）漏漿，較前一種方式（shì）有（yǒu）大幅度的（de）提高。
2 改進型軸端密封
改進（jìn）型（xíng）軸端密封與前兩種軸端密（mì）封相比，在保留主密封的情況下，對輔助密封進行了較大的改進。
1）增加了氣（qì）動密封 如圖3所示，在軸頭保護圈A的內圓，加工一（yī）環形槽，與（yǔ）外接氣源（yuán）相通（tōng），當壓力氣體進入環形槽後與轉動體一起形成氣體密（mì）封環。軸頭（tóu）保護圈A與短軸套的定動間（jiān）隙愈小，氣體密封環的壓力（lì）愈大。此壓力可將侵（qīn）入（rù）的泥（ní）漿推出（chū）定動間隙，起到保護主密封，延長軸端密封的使用周期。同時，增加氣（qì）動密封，也是引入了新的（de）密（mì）封理念，將（jiāng）密封由之前的被動阻止泥漿改為主（zhǔ）動將泥漿推出。
圖3 改進型軸（zhóu）端密封結構
1.支撐軸承組件；2.骨架密封圈；3.壓蓋；4.鎖軸器主體；5.單向密封圈（quān）；6.鎖軸器固（gù）定圈；7.黃（huáng）膠固定鋼架；8.黃膠；9.壓板；10.防塵圈；11.短鋼圈；12.O型圈；13.軸（zhóu）頭密封蓋；14.側臂（bì）限位圈（quān）；15.軸頭（tóu）保護圈A；16.軸頭外殼；17.攪拌軸
2）改進了定動間隙的一些結（jié）構，提高定動（dòng）間隙內潤滑油的密封效果將側臂限位圈加厚，增（zēng）大與攪拌軸的接觸（chù）麵積，提高其緊固的可靠性（xìng）。另外，縮小固定攪拌葉片的臂座（zuò）與攪（jiǎo）拌機殼體（tǐ）內側耐磨襯板之間的間隙，安裝後將側臂限位圈包（bāo）圍在臂座之中，使側（cè）臂（bì）限位圈免受外界砼幹（gàn）擾而不易脫落或鬆動，從而較（jiào）好（hǎo）地保護軸頭（tóu）保護圈（quān）A與側臂限位圈的（de）作用，使泥漿不致直接進入軸頭保護圈A與短軸套的定動間隙（xì），破壞氣動密封環。
3）增加防塵圈密封 此密封的主要作用（yòng）是阻止氣體進入主密封，使氣體隻能有一個通道，即推出泥漿的方向。
4）取消浮動密封環（huán）的密封（fēng）經分析，浮（fú）動密封環在此處密封作用已經很小，且其支撐件加工要求較高，故將其取消。
5）更換（huàn）潤滑油泵型式提高潤滑油的粘度（dù），增大潤滑油在定動間隙內的阻力。可（kě）選（xuǎn）2號鋰基潤滑脂，粘度提高較多，密封效果更佳。
改進後的軸端密（mì）封共有六道。道是軸（zhóu）頭保護圈A與側臂限（xiàn）位圈之間定動間隙內潤滑油的密封作用。第二道是氣動密封環的密封作用。第三道是防塵圈的密封作用（yòng）。第四道（dào）是黃膠與鎖軸器主體之間的（de）密封，也是主密封（fēng），在此處將定動間隙分成（chéng）兩個部分：一部（bù）分由（yóu）單向密封圈、鎖軸器主體、黃膠及軸頭外殼組成的密閉工作油腔，形成閉式（shì）密封；一部分（fèn）是（shì）開式定動間隙（xì）。第五道是單向密封圈。第六道是（shì）骨架密封圈。
後兩種軸端密封主要是用在較大的攪拌機上。因攪拌機體積（jī）較大（dà），加工有一定困難（nán），所以殼體兩（liǎng）端固定（dìng）軸端密封的端麵法（fǎ）蘭的同軸度和端麵與軸心的垂直度保證起來也（yě）有困難。這樣，會導致定動間（jiān）隙的不均勻，這種不均勻會（huì）對潤（rùn）滑油的密封、氣動密（mì）封以及黃膠與鎖軸器之間的密封造成（chéng）影響，泥漿也會因此更易突破密封，導（dǎo）致（zhì）漏漿。
實際上，改進後結構在大幅度延長密封時間的同時，若不（bú）及時進行維護，Z終也會出現軸端漏漿。首先，因不（bú）均勻的定動間隙，減小了氣動密（mì）封與（yǔ）潤滑油密封（fēng）效果。其次，定動元件在使（shǐ）用中有磨損，間隙會變大，而泥漿在攪拌機的綜合（hé）作用以及砼的重力（lì）作用下，受力非常複雜，遲（chí）早都（dōu）會進入（rù）定動間隙，堵塞氣孔，威（wēi）脅著主密（mì）封。再次，主密封仍會因前述原因被泥漿突破，並Z終出現軸端漏漿。
經試驗，正（zhèng）常（cháng）情況下，改進（jìn）型軸端密封可保持10萬～15萬罐次不漏漿（jiāng），較前兩（liǎng）種方式有更大幅度提高。
從技術角度而言，軸端密封已有較大改進；從工藝角度上來說，仍（réng）有提（tí）高（gāo）餘地，即提高端麵法蘭的（de）加（jiā）工精度，但也應考慮性價比。從使用角度而（ér）言，可通過維護（hù）、保養，及時調整定動（dòng）間隙，更換密封件以避免軸端漏漿的出現，減少（shǎo）因漏漿後損壞大（dà）量定動元（yuán）件而付出（chū）的維修費用。
【參考文獻】
【1】錢衛華.混凝土攪拌機軸（zhóu）端密封漏漿故障的分析和排除（chú）[J].築路機械與施工機械化，2003，(1)：47-48.
【2】耿貴軍.世聯新型混凝土（tǔ）攪拌機.建築機械化[J]，2002，(5)：26-27.
