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卧式镗床镗轴密封结构形式

发布时间:2020-04-10
杨树生 李坤 王晶星
(沈机集团昆明机床股份有限公司)
  摘 要:介绍了镗床镗轴密封结构及其原理,分析了卧式铣镗床镗轴的密封结构,并给出了各结构的优缺点。
  关键词:镗轴;密封;结构
  0 引言
  镗轴密封的目的是为了阻止铁屑、冷却液、灰尘等污物进入镗轴组件内部,同时阻止镗轴轴承润滑油或润滑脂外漏。卧式镗床镗轴呈水平布置,这种结构使得污物更易进入,从而对卧式镗床镗轴密封设计提出更加苛刻的要求。鉴于此,本文介绍了卧式铣镗床镗轴4种密封结构,并分析了各结构的特点及优缺点。
  1、卧式镗床镗轴密封结构
  常见的卧式镗床镗轴密封结构形式可总结为以下4种:缝隙密封、曲路密封、甩油环密封和气体密封。这4种密封结构形式都属于非接触式旋转密封。非接触式密封是通过在被密封的流体中产生压降达到密封。这种密封结构简单、耐用、运行可靠。但是,镗床的镗轴属于精密机构,单一的密封形式作用有一定的局限性。因此,本文介绍了实际中如何把几种密封形式组合使用。
  缝隙密封结构是镗轴与轴承压盖通孔之间仅保留狭小缝隙,在镗轴端头上和轴承压盖上开有几道极窄的间隙,半径间隙通常为0.1mm~0.3mm。利用极小间隙产生节流效应从而达到密封效果,这种密封结构简单,但密封效果相对较差。
  曲路密封是由旋转的和固定的密封零件之间拼合成的曲折的隙缝所组合而成。利用流体在经过狭窄而曲折的曲路时的节流效应产生的密封效果。根据密封曲路凹凸的方向判断,可把密封曲路分为径向曲路和轴向曲路。通过理论分析得知,曲路长度越长、间隙越小,密封效果越好。但间隙越小,相关零件加工周期越长,成本越高,且随零件温度升高,由于热长冷缩出现旋转零件和固定零件胀死现象。关于曲路间隙在设计时的具体取值,设计者可结合镗床实际使用情况来确定,也可通过查询相关轴承样本来确定。
  甩油环密封是在镗轴端部上加工6道锯齿形环槽,利用镗轴高速旋转时产生的离心力将流体甩出再经轴承端盖的集油腔及与轴承腔相通的油孔流回进行密封。通常锯齿环槽可采用等边的,也可采用不等边的。当采用不等边锯齿环槽时,应注意锯齿的方向与流体方向相反。
  气体密封是利用压缩空气在镗轴和配合零件之间的缝隙内产生一道向外的气帘,从而阻止流体进入镗轴部件内部实现密封。镗轴前端采用气体密封时,镗轴后端也应采用相似结构的气体密封,从而保证镗轴内部压力平衡,避免出现大流速空气对流现象。压缩空气应净化和干燥后才能进入镗轴内部。
  2、镗轴密封的组合形式
  图1为从前至后依次采用了不等边对称甩油密封和曲路密封。这种密封结构的优点是零件结构简单,便于加工和装配。缺点是镗轴和轴承盖之间有一定间隙,由于制造和装配误差,很易导致冷却液、铁屑等杂质进入曲路密封。而此类曲路密封仅仅起到一个阻挡内部的作用,当镗轴快速旋转时产生离心力,很易把杂质甩进入镗轴轴承,失去了密封效果。因此,这种结构的使用越来越少。
  图2从前至后一次采用了不等边对称甩油密封和双曲路密封。这种结构和图1相比较最大的优点是当杂质进入曲路后由于采用上下形式的曲路密封,能很好阻挡由于镗轴高速旋转产生离心力带来的杂质,同时曲路密封还可防止轴承润滑油外漏的作用。其次,此密封结构具有结构简单安装方便的特点。因此这种结构的使用越来越多。
  图3所示的密封结构采用了密封圈、缝隙密封和曲路密封。在缝隙密封和曲路密封的基础上增加了挡油圈和压盖,实现了阻止污物进入镗轴组件内部,同时实现了阻止镗轴轴承润滑油或润滑脂外漏的效果。但是这种结构复杂,对零件加工和装配要求较高。因此,这种结构主要应用在高精度加工中心上。
  图4密封结构采用了曲路密封、缝隙密封和甩油密封结构。这种结构能很好防止杂质进入镗轴内部,但是这种结构复杂且对零件的加工及装配都具有较高的要求。因此,不建议采用此种结构。
  3、结语
  镗床镗轴密封的方法有很多种,如何合理选用密封结构形式,需要设计者根据镗床的使用环境、镗床加工时的节拍等因素来综合确定。综上,通过对比分析可看出,甩油密封和双曲路密封及缝隙密封和曲路结构更有优势。因此,这种结构目前被广泛用于卧式镗床镗轴密封结构中。
来源:《机电设备》2015年4期

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