回转烘干机密封元件失效分析及创新设计

回转烘干机主要应用领域之一就是水泥生产行业，但是在应用过程中，由于是两档支撑，托轮支撑由于长期使用造成其密封元件频繁出问题，这样就造成漏油严重，轴承内部润滑油污染厉害，轴承磨损快寿命短等后果。

为改善轴承密封不良状况，需要经常更换密封元件，造成设备维修量大，维修费用增高。为此我们对各种密封元件进行不断实验研究，后选择了新型结构的密封元件，改善了密封效果。

1、原设计密封元件失效分析

该烘干机托轮支撑轴承密封是指托轮转动轴与轴承座之间的密封，其密封部位由端盖和密封元件组成，其作用是防止轴承内部滑润油向外泄漏，防止外部灰尘进入轴承内部，保证润滑油清洁，避免磨损，保证轴承正常润滑，托轮正常工作。

密封元件安装在轴承端盖沟槽里，密封元件本身靠预紧力固定在转动轴上，端盖压紧后，密封元件产生变形，变形后的挤压力增大了对转动轴的紧固，密封元件与转动轴表面之间的紧密接触，起到了密封作用，转动轴转动时密封元件不转动。

原设计密封元件采用密封圈，材料是高密度羊毛毡，通过羊毛毡外部开槽安装拉伸弹簧来实现预紧，通过端盖压紧，毛毡变形，紧固在轴上，从而实现密封。毛毡密封圈，成本低，使用方便，但经多年使用经验，认为不理想，根据失效特点，分析存在问题如下：

（1）羊毛毡易磨损寿命较短；

（2）夹紧弹簧长期使用，拉力变小，无法保证正常压力，导致羊毛毡与轴接触无法压实，从而产生渗漏；

（3）采用润滑油润滑，油液渗入到羊毛毡内，油液饱和后，会产生漏油；

（4）由于设备筒体存在倾斜，并上下窜动，会造成托轮轴窜动，羊毛毡无法补偿窜动带来的间隙，从而导致渗漏。

2、常用密封圈结构性能特点分析

回转烘干机工作在高粉尘和温度较高环境，密封元件的选用必须考虑防尘及温度影响。要求密封元件结构设计防尘性高，要求密封元件材料弹性好，能适应一定的高温，密封性能可靠性高。密封元件结构必须要求轴向与压盖压紧，防止产生打转。要求易随性好，在托轮轴有窜动时能自动补偿。因设备拆卸较困难，采用剖分形式。

基于上述要求，我们对常用的O形密封圈，Y形密封圈和J形密封圈等几种密封元件分别进行分析实验，分析密封性能和结构特点。

（1）O形密封圈。O形密封圈截面为圆形，结构简单，截面尺寸小，密封性能高，摩擦系数小，安装方便，价格便宜，能耐一定温度，但寿命较短，尤其在高尘环境，磨损较大。其密封靠本身预紧力和端盖挤压力与转动轴的紧密接触，实验证明，密封效果不理想。

（2）Y形密封圈。Y形密封圈截面为Y形，属于唇形密封圈。主要应用于往复运动的机构中。密封性较好。Y形密封圈依靠其张开的唇边贴于密封副偶合面。无内压时，仅仅因唇尖的变形而产生很小的接触压力。在密封的情况下，与密封介质接触的每一点上均有与介质压力相等的法向压力，所以唇形圈底部将受到轴向压缩，唇部受到周向压缩，与密封面接触变宽，同时接触应力增加。当内压再升高时，接触压力的分布形式和大小进一步改变，唇部与密封面配合更紧密，所以密封性更好，这就是Y形圈的“自封作用”。而托轮轴承里不存在压力，所以Y形密封圈的自封作用不能充分体现出来。

（3）J形油封。J形油封类似于Y形密封圈，属于唇形密封，橡胶唇口与表面轴形成一条线状接触带，此带处的轴与橡胶之间形成一非常簿的油膜，厚度大约2.5μm，油膜能将唇口与轴之间因相对运动而产生的摩擦热带走，使其润滑，又能在油膜的表面产生一定的张力，阻止润滑油流出，形成密封。由于唇口与轴表面的接触带很小，加之工作环境粉尘大，难形成油膜，故不适合使用在烘干机托轮轴承密封。

显然，上述几种密封元件不适合于安装在烘干机托轮轴承上，于是借鉴唇口密封原理，设计出唇口V形密封圈。

3、新密封元件的设计

该密封元件与轴接触的唇口是V字形，安装后与轴接触为双唇接触，属于双唇密封，接触面积大。本体外圈设弹簧喉箍，由弹簧压紧密封，保证与轴紧密接触。密封端盖压紧后，密封元件受压变形，强化了密封效果。该元件整体性能好，密封效果大为改善。

（1）密封元件材料选择

密封元件材料要求耐磨、耐油、弹性韧性足够好。因此选择了耐油、耐磨、耐高温性能较好的丁晴橡胶材料。

（2）密封圈唇口过盈量的确定

密封元件唇口与轴表面接触的过盈量是一个重要数值，过盈量小，压力小，密封不严；过盈量大，唇口变形大，压力也变小，同时加大磨损，影响寿命。经过试验，根据过盈量与接触应力的关系，找出合理过盈量范围。合理范围为：过盈量小于1.7mm，接触应力变小，而大于2.4mm，过盈量也开始变小。所以较佳的过盈量范围在1.7～2.4mm为宜。

改造“手术”使回转烘干机产能提高，新型密封元件使用后，效果大为改变。漏油现象没有了。轴承内部油污染现象减轻，密封元件使用时间比原密封元件使用时间延长几倍。本设计没有改变设备零件的结构尺寸，仅对密封元件的结构形式和材料进行改进，投资少，效果好，见效快。