轴承体(箱)防漏油装置的结构设计与性能分析

0引言

在工业领域的设备应用中,轴承体(箱)防漏油装置对于机械设备相当重要,在设备运行时能有效防止润滑油的泄漏,确保设备正常、稳定运行,延长轴承体的使用寿命。

漏油、磨损严重等问题是一般轴承体(箱)普遍存在的现象[1],这不仅会造成环境污染问题,还会导致生产安全事故。当漏油严重时,对设备的稳定运行影响很大:

1)轴承漏油严重会导致润滑油不足以浸润转动部位,造成轴承过热,从而缩短轴承使用寿命,加剧润滑油脂变质,造成轴承内部零部件严重磨损,运行不平稳,进而使零部件烧结烧坏,影响设备性能,增加设备检修维护及更换费用。

2)轴承漏油会降低设备运行稳定性和可靠性,使机械设备性能下降,甚至增加能耗。

3)轴承漏油会使振动、摩擦、噪声增大,缩短轴承及设备使用寿命。振动过度时,将造成设备磨损,大大降低设备安全系数,甚至出现停机状况,增加危险事故发生率。

4)漏油次数增加还会造成频繁加注润滑油,增加润滑成本和工作量及维护维修成本。

1目前常用密封结构介绍

现在很多通用设备的轴承体(箱)的对外输出轴是用骨架油封进行密封的, 目的是将外部环境与内部传动部件隔离开来,防止外部的水和灰尘进入轴承体,同时防止轴承体的润滑油泄漏到外面。轴承体(箱)结构图如图1所示。

如果设计过程中很精准地控制骨架油封位置的粘着油量,且输出轴转速不高的话,骨架油封能很好地胜任这个工作。但很多情况下,轴承体没有太多润滑油控制措施,甚至是直接采用浸油润滑(轴承下部滚珠的1/3位置浸在油中)。这样一来就会导致一个现象:轴承在设备旋转运行中带起的油量比较大,连带骨架油封处的油也增加很多,使得骨架油封位置的油量越积越多,从而不可避免地产生了漏油(轴承外部看到滴油现象)。

轴承体漏油本身不会马上带来设备故障,但漏油量叠加后,一方面加大了轴承体加润滑油的次数和油量,另一方面会使现场的灰尘附着在油污上面,降低了现场的清洁度,还会对现场的生产环境造成污染。

经过研究发现,这种结构形式发生泄漏的现象,主要是由图2所示的原因造成的。

从图2(b)可以看出,轴承体漏油主要原因在于,一方面轴承搅动的油飞溅到端盖上,流下来的油滴落在轴上,并部分粘附在轴上;另一方面轴承搅动的油直接从靠骨架油封这端流出,整个轴上有很厚的一层油膜,采用专门的设备观察发现油膜厚度达到了10 mm左右。

而很多机械设备产品,尤其是泵类与风机类机械产品,其轴承体大多采用了上述结构形式,因此,泵和风机漏油的现象在现场较为普遍,此问题急需得到有效解决。

2新轴封组合结构设计

本文提出的解决方案是在轴承和骨架油封之间增加一个离心油盘(图3),它主要起到以下3个作用:

1)能够有效隔离轴承直接流出的油液,使这些隔离开的油液直接回流到轴承腔室底下的油室。

2)对于飞溅到端盖上的油,利用带一定角度的离心油盘,在泵自身旋转产生的离心力作用下,重新引导送回轴承室内。

3)对于那些已呈雾状且已经进入到骨架油封附近的剩余油分,再次借助离心力,将它们送至离心油盘内部靠外侧区域,然后通过设计带有一定倾斜角度的回油孔,在离心力的作用下,将这些油分送回轴承室内。

上述结构设计很简单,且在实际应用中展现出了显著的效果,在材料选择方面,采用常见的钢材即可满足需求[2]。但经过多次的反复试验和验证,发现该设计中各个规格尺寸大小和倾斜角度对于有效防止油液的泄漏有很大的影响,下面是关键尺寸的确定,如图4和表1所示。

3本设计的优势

优化后的轴承体(箱)防漏油装置结构,实际应用中在保持简单结构设计(以水泵和风机等典型设备为例)的前提下成功解决了轴承体漏油问题[3],并取得了以下成效:

1)采用优化后的防漏油装置结构,有效控制了漏油问题,减少了每年对润滑油(脂)的补充量,节约量达到了30%。

2)减轻了环境污染,提高了设备的整体运行效率。

3)减少了轴承漏油导致缺油运行引发的事故。

4)防漏油装置的改装和新设备的制造成本很低,大约增加的成本不到设备成本的1%。

5)优化后的装置减少了漏油问题,使得设备运行更加稳定,从而降低了设备的维修次数和维修成本。这不仅降低了企业的运营成本,还提高了设备的稳定性,为企业生产运维提供了更好的保障。

4 结论

轴承体(箱)防漏油装置的结构优化设计和性能分析对设备的稳定运行至关重要。本文通过对现有轴承体(箱)骨架油封结构进行优化设计和性能分析,得出以下结论:

1)优化后的防漏油装置结构提升了原来骨架油封密封性能,漏油问题得到了有效控制,减少了设备磨损。

2)优化后的防漏油装置结构有效防止了漏油,减少了环境污染,提高了设备运行的稳定性和可靠性。

3)优化后的防漏油装置结构有效防止了漏油,提高了设备的稳定可靠性,能够延长设备的使用寿命,提高运行效率。

4)优化后的防漏油装置结构有效防止了漏油,大大降低了运营成本,提高了经济效益。

随着机械设备的不断发展、广泛应用与更新进步,对轴承体(箱)防漏油装置的要求也会越来越高,需求也将越来越广。因此,在实践应用中,有必要继续深入研究轴承体(箱)防漏油装置的结构设计和性能,实践与应用相结合,持续探索提高装置密封性和稳定性的方法以及结构优化思路。

[参考文献]

[1]付平,常德功.密封设计手册[M].北京:化学工业出版社,2009.

[2]朱希玲.基于ANSYS的静压轴承油腔结构优化设计[J].轴承,2009(7):12-15.

[3]刘建刚.骨架油封早期失效漏油的分析与对治措施[J].科技创新与应用,2016(19):124.

《机电信息》2025年第20期第17篇