新型干法水泥回转窑设备托轮轴承密封系统的改造

　　根据水泥回转窑托轮密封系统的工作特点，提出一种新的密封方案———带喉箍的双向K 型油封。探讨双向K 型油封材料的选取和密封制作模具的结构，借助有限元ANSYS 工具分析得到双向K 型油封的最优过盈量。带喉箍的双向K 型油封的跟随性好，密封可靠性高，能保证旋窑托轮良好的密封。

　　水泥回转窑( 旋窑) 设备是一个有一定斜度的圆筒状物，斜度为3% ～ 3. 5%，借助窑的转动来促进料在旋窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧产生的大量热量，以辐射、对流、窑砖( 窑皮) 传导等方式传给物料，物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。

　　惠州塔牌回转窑在生产过程中，托轮轴密封失效漏油严重，部分油沿托轮端面流到托轮表面造成托轮表面油污较多，托轮与轮带的摩擦力较大，影响了回转窑的正常上下窜动，虽然每次检修时都更换密封，但效果不理想。本文作者通过对旋窑托轮支撑辊轴承密封的分析，提出一种新的密封方案———双向K 型油封，并结合借助有限元分析方法，确定双向K 型油封的结构参数。

故障分析

　　旋窑的基本结构如图1 所示，其由3 个托轮支撑轴承座组成。托轮轴承座内密封安装部位如图2所示，密封圈主要起到防止轴承座内部的油液泄漏和外部尘埃的进入，从而保证拖轮的正常运转。密封圈通过压盖压紧，以防止密封圈随托轮一起转动。由于设备庞大，拆卸困难，密封圈基本采用剖分结构。

图1 回旋窑组成示意图

图2 旋窑托轮轴承密封安装图

　　托轮轴承密封系统使用工况见表1。

表1 密封系统工况条件

　　目前惠州塔牌回转窑使用的密封圈为由设备厂家提供的高密度羊毛毡，通过羊毛毡外部开槽安装拉伸弹簧来实现锁紧，从而保证密封效果。但从实际使用情况来看，该密封圈为个体周期很短( 一般上机几天出现泄漏) 。该密封圈主要存在以下问题:

　　(1) 羊毛毡容易磨损失效；

　　(2) 外用弹簧拉伸一定时间后无法保证对羊毡的正常压力， 最终导致羊毛毡与轴接触面无法压实，从而产生漏油；

　　(3) 采用稀油润滑，油液会渗入羊毛毡，当羊毛毡渗入的油液饱和后，就会出现泄漏；

　　(4) 羊毛毡提供的预紧力小，只能起到刮油的目的；

　　(5) 由于窑身存在一定的倾斜及上下窜动，羊毛毡补偿不了窜动所带来的间隙，从而导致泄漏。

密封结构的改进

　　从现场泄漏情况来看，托轮轴承2 泄漏最为严重，主要是托轮轴承2 处在支点位置，既要承受托轮轴承1 处进料带来的冲压力，又要承受托轮轴承3 处出料带来的失重，在窑身倾斜及上下窜动的情况下，对密封的要求更为严格。因此首先针对托轮轴承2 的密封进行改进。

　　根据托轮轴承座密封的使用要求，新设计的密封必须考虑防尘功能及回弹性，要求材料的弹性好，密封可靠性高; 产品必须要轴向与压盖压紧，防止产品打转; 产品要求跟随性好，在托轮上下窜动时能自动补偿; 因设备装拆困难，只能采用剖分形式。基于托轮轴承座密封的要求，提出4 种密封结构，并对其密封性能进行了比较分析。

结论

　　根据水泥回转窑托轮轴承座密封的使用要求，提出了一种带喉箍的双向K 型油封并借助有限元分析分析密封唇部的最佳设计值。目前该产品应用于惠州塔牌旋窑2 号托轮轴承的密封，密封效果良好，产品密封可靠性高，具有推广应用价值。