鼓形滤网主轴、滚动轴承及密封分析

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摘要：鼓形滤网主轴系统有时在水面以上有时浸泡在水中，它的及密封就显得格外重要，采用轴承座内的油压大于轴承座外的水压并采用盘根密封的方法，以延长主轴及滚动轴承的使用寿命。

关键词：主轴；滚动轴承；；密封

一、结构简述

鼓形滤网由于具有过水量大、传动机构工作可靠、运行平稳、故障率低等特点，主要用于安全等级较高的核电项目上。主轴、滚动轴承的及密封是鼓形滤网的重要组成部分，由于其工作环境受进水水位高低变化的影响，主轴系统有时在水面以上有时浸泡在水中，轴承室内外压力差变化范围较大，若主轴滚动轴承和密封不严，将直接影响滚动轴承及主轴的使用寿命。由于鼓形滤网直径一般为Φ17至Φ22m，宽度为2至7m，设备外形较大质量较重，检查、维修不便，且核电鼓形滤网一个大修周期内一般不允许较长时间停机（大修周期为4年），为此，主轴系统的及密封就显得比较重要。根据以上情况，我们对鼓网主轴系统进行了如下设计，其结构见图1：

图1

主轴滚动轴承的采用稀轴，轴承座开口侧采用盘根密封，利用机械连通器的原理，在鼓网两侧的平台上分别设置油箱，油箱高于主轴位置，油箱中的油经注油管流入到主轴各端的轴承座内，并经回油管返回到各自油箱，轴承座最低处设有放油阀，可定期排放废油。轴承座上设有液位检测装置，当水位淹没轴承座时，要求油位高于水位500毫米（以保证轴承座内油压大于轴承座外的水压），防止海水流进轴承座内，小于500毫米时发出报警信号；当水位低于轴承座且轴承座内油位低于设定的枯油位值时，控制柜发出报警信号。

二、系统分析

主轴转速低（不到0.5r/min）和工作环境温度低（处于海水中）

的特点决定了采用稀油时，其工作温度不可能超过油的闪点；黏度较低的稀油其凝点也低，流动性强，能迅速进入间隙小的摩擦副起到作用，效果更好。

由于我们在这里采用的稀油，其密封措施就更加必不可少。填料密封（盘根密封）结构简单，密封程度可调整，装拆方便，成本低廉，应用较广。其密封原理是：将具有压缩性和回弹性的填料放入填料箱内，用压盖将其轴向压紧，使填料产生径向弹塑性变形，堵塞间隙，实现密封。但盘根密封性能差，功耗大，对轴磨损严重，需频繁拧紧压盖螺栓或更换填料，使用寿命短。

（一）针对盘根密封性差的缺陷，我们采取如下措施：

首先，我们让轴承座内的油位始终高于水室中的水位，使得轴承座内部的油压始终高于轴承座外部的水压，利用压力差来阻止水流进轴承座内。为此，我们还在轴承座上增加油位检测口，便于安装压力变送器来控制油压见图2。当轴承座的耗油量较往日增加时，可间接判断此时盘根与轴套间间隙增大、密封性能降低，需要压紧盘根，如盘根或轴套磨损严重无法继续使用则需更换盘根，从而提高密封性能。

图2

其次，我们在密封处缠绕5圈盘根可以承受1Mpa的压力，远远

大于轴承座内部的油压和外部的水压，有效的预防了油的泄露和海水的渗入。

（二）针对盘根对轴磨损严重的缺陷，我们采取如下措施：

在密封盘根与主轴间增设轴套，轴套材质采用1Cr18NI9Ti不锈钢，以提高耐腐蚀与耐磨损的能力，在轴套与主轴间加装“O”型密封圈以杜绝渗漏。使盘根对主轴的磨损全都转化到轴套上，从而提高主轴的使用寿命。

（三）针对盘根需频繁拧紧压盖螺栓或更换填料，影响轴承座螺孔及螺栓使用寿命的缺陷，我们采取如下措施：

压盖螺栓采用双头螺柱，在拆卸压盖时可以减少对轴承座本体上螺纹孔的破坏，从而延长轴承座及螺栓的使用寿命。

三、结论

经实验验证，采用稀油和盘根密封后，成本低廉，密封可

靠、稳定性好。但仍须注意油箱的耗油量，当耗油量超过许用值时，应及时轴向压紧盘根，或更换失效的盘根与轴套。

参考文献：

[1]《机械设计实用手册》第二版吴宗泽主编 化学工业出版社

[2]《滚动轴承》产品样本 洛阳轴承研究所编 中国石化出版社

[3]《机械设计》第七版 西北工业大学机械原理及机械零件教研室濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社

[4]沈阳仪表科学研究院：HB870-T系列投入式液位变送器