浮动油封在采煤机上的应用分析.pdf

3 ． 、 }／ 7 一 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 0 0 3 - m1 9 - 0 2 浮动油封在采 上的应用分析 樊秀芹．韩军．李玉明．王德春 杌氟 黑龙江 鸡西 1 1 o 0 一 t 。 3 0舌 摘要对浮动油封的结构及在采煤机上的应用效果进行了分析， 提出了令詹改进及发展趋 势。 关 键 词 浮 动 必浮 环 ； 密 封 腔； 端 面 比 压 关 键 词 进 墨 型 j 堕 ； 童 兰 塑 奎 重 些 垦 ， 中固号T H1 3 6 ；T D 4 2 1 ． 6 文献标识码 ’ A 1 浮动油封的工作性能分析 浮动油封抗污染 能力强， 耐磨、 耐冲击、 工作可 靠、 泄漏量小、 寿命长、 端面磨损能自动补偿， 因此被 广泛应用于采煤机截剖部低速端面密封上， 其结构 如图 1 所示。 田 1浮动油封的结构 ．1 r a c t u r e 0 ft l l ef l o a tin g s 曲l 1 辔封畦2 ． O 簪 密封圈3 浮环 工作原理 密封腔将 0形橡胶密封圈固定 ， 在压 缩的 0形橡胶密封圈的弹性力、 密封介质的压力、 滚 动轴承的轴向负荷作用力的综合作用下， 在旋转浮 环和静止浮环 的相互接触表面上产生适当的压 紧 力 ， 使这两个端面紧密贴合。 端面闯将维持一层极薄 的油膜， 达到了密封的目的， 浮动油封能否正常工作 取决于两端面问能否建立稳定可靠的润滑油膜和及 时将摩擦热导出。 2 浮动油封的动态性能及运动参数分析 浮动油封的P 口 值就是浮环的p 值． 影响着密 封靖面问油膜的形态和厚度， 是衡量机械密封耐磨 性和耐热性的重要指标。 当 P e 值超过一定数值范 围后， 端面问便不可能维持～个基本完整的油膜， 使 密封端面间的最佳摩擦工况遭到破坏。 所以， P e 值 应限制使用在一定范围内， 即实际使用中 p 值应 小于材料许用[ P ] 值。 材料许用[ P ] 值与摩擦副 材料、 表面粗糙度、 流体性质 澜滑性、 粘度等 接触 状态以及端面几何尺寸等有关。 一 ￡ 一 一 D 一肼 l O z 式中 一浮环密封端面所受总作用力 ， N D 浮环公称直径 ， c m Dl 浮环密封端面内径 ， c m 浮环密封端面受力 F Fs FLR F 式中F r 一 压缩的 0形橡胶密封圈对浮环的轴 向力 ． N F 广密封腔内介质作用力， N 尺 浮环接触端面油膜 推开力， N F 滚动轴承轴向负荷对浮环的推开力， N 1 压缩的 0形橡胶密封圈对浮环 的轴 向力 Fs 0形橡胶密封圈在浮动油封中处于橡胶压缩弹 簧的工作状态。 其压缩后的总弹性力为 ， 受力分 析如图 2所示。 轴向力对浮环有推动作用。 图 2受力示意图 F ， 1 F n r c e s c h e ma t i c d i a g r a m Fs F s i n l 5 。 E C i3 ． 6 1 2 ， 2 2 S C 0． 1 l 7 e _ S AL ／ Ar 式中 E 橡胶弹簧的弹性模量 ， M P a A L 橡胶弹簧的承载面积， m m 2 ．产 _ 橡胶弹簧的压缩量， m m ． ， 一 维普资讯 2 0 煤 矿 机 械 2 o 0 0年第 3 期 橡 胶弹簧的高度， d o ， m m 隶 征几何形状影响系数 A r 一橡胶弹簧 自由面积， l n 】 一 剪切弹性模数 2 密封腔内介质作用力 密封腔内介质作用力 F L 吾 D 一 d { P L x l 0 2 式中d l 轴径 ， p 广 一 密封腔介质压力， M P a 3 浮环接触端面油膜推开力 浮环接触端面油膜推开力 R D 2 一D } p l O 2 p口 印 L 式中 P 一 浮环接触端面平均压力， MP a d 反压力系数 油 口0 ． 3 5 4 滚动轴承轴向负荷对浮环的推开力 由于滚动轴承外环与静浮环 固定在一起， 内环 与动浮环随轴一起转动。 内环在滚筒轴 向负荷作 用 下， 有一轴向力在其轴向游隙范围内对动浮环产生 一 轴向推开力 p k _『一 式中p 滚筒所受的截割阻力 ， N P． ． 1 9 1 0 0 0 0 N． i 。 一 m 9c 一 电动机额定功率 ， k W f 截割部主传动系统的总传动比 截割部主传动系统的总传动效率 电机转速， r ／ m l n D c 滚筒直径， c m L K 滚筒端盘部分载齿的截割宽度， m J 滚筒的有效截深 ， m 5 p 值的确定 浮动油封 P 值为 0 ． 3 5～0 ． 3 7MP a ， 因此， 为确保采煤机正常工作， 必须通过以上参数来保证 P o [ p ] 。 3 对浮动油封改进的探讨 我厂现行生产的浮动油封 ， 虽在原骨架油封基 础上大大提高了密封效果 ， 基本解决 了采煤机低速 端面密封的漏油问题， 但 由于浮动油封端面比压虽 满足了小于[ P ] 值， 其值偏低， 接近许用端面比 压。 往往在安装质量和长时间工作情况下， 造成橡胶 老化， 使端面 比压过低 ， 造成渗漏现象也是时有发生 的。 因此， 改进浮动油封结构是非常必要 的。 在美国生产的 6 i S 3 型电牵引采煤机上的浮动 油封的橡胶密封圈的结构就 是一个 很好 的改进途 径 。 该形密封圈的断面结构如图 3所示 ， 在 同等工 作条件下与其他 O形密封圈相 比， 由于其中间是空 心的， 自由面积较小 ， 因此其 s值略有增加 ， 同时菝 形密封圈的胶料为氟橡胶， 邵尔硬度较 O形密封圈 的胶料 I 一2 高， 不易老化。 因此， c值也有所增大 ， 相应的 n 值也增大 固 3密封圈断面结构 Fi g ． 3 S e c t i o n l r u c t l t r e o f fl o l i n g wa s h e r 由于浮环其他条件不变， 而只是 F⋯ P P 相应 增大 ， 且增加幅度不大。 因此， P 值仍能在许用范围 内， 但 比0形圈的 P 值略高， 故密封效果很好 所以， 在提高采煤机制造质量的同时， 为提高浮 动油封的密封效果， 从改进密封圈的结构人手． 由 0 形密封圈向矩形或接近矩形断面的密封圈过渡 ． 是 一 条极好 的途径。 参 考 文 献 [ 1 机械设计手册[ M]北京 化学工业出腼社 [ 9 9 4 [ 2 ] 机械设计手册[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 1 [ 3 ] 采掘机械[ M ] ． 北京 高等教育出版杜． 1 9 8 l 作者简介樊秀芹． 船 岁， 工程师． 1 9 9 0年毕业于黑血江矿业学 院矿山机械专业 ， 现从事电牵引栗煤 机设计与研究工作 收稿 日期 1 9 9 9 - I 1 - 1 5 An a l y s i s a nd a p pl i c a t i o n f o r f l o a t i n g s e a l o f t h e s he ar e r F A N Xi u - q i n ． RA N J a n． LI Yu - mi n g 。 WANG De ． t h an [ J i x l C o a l Mi n e Ma c h i n e r y F a c t o r y ， J i x i 1 5 8 1 0 0 ，C h l n a A b s t r a c t T h i s p a p e 。 l y 。 s t m 0 f n 0 a t i “ g s e a l a n di t g p p l i e a t i 。 n e fi e c t i nt h e g h e a r e r ． r a i s e si mp r o v “ B and d e v e l o p i n g t e n d e n c y o f fl o a t i n g g e a 1 ． Kd y wo r d s fl o a t i n g sea l i fl o a t i n g w a s h e r ； s e a l c a v i t y ； e n d s p e c i f i c p r e s s u r e i } 维普资讯