W200A鏜床主軸密封結構改進

吳 敬

（沈陽工學院 沈陽）

1.問題

型號W200A鏜床，主軸直徑200mm，最大加工孔直徑500mm，加工孔長度1600mm，主軸密封結構如圖1所示。主軸密封共四道，最外道是氣體密封，由主軸和主軸端蓋組成；第二道是迷宮密封，由軸承壓蓋和迷宮密封環組成；第三道是油溝密封，由主軸和軸承壓蓋組成；第四道是甩油環密封，由主軸和軸承壓蓋組成。鏜床已運轉多年，主軸端蓋附近有潤滑油滲漏，將軸承壓蓋拆開，檢查密封元件，發現存在灰塵和污垢。

圖1 主軸密封結構示意圖

2.分析

鏜床主軸密封不嚴原因有兩個：一是機床使用多年，密封元件有磨損，導致密封不嚴；二是原密封結構存在先天不足，影響密封效果。

最外道氣體密封由主軸和主軸端蓋組成，主軸端蓋上設一個徑向孔，內圓設一道環形槽，氣體通過徑向孔進入環形槽，形成環形氣流，向外噴出，阻止外界灰塵進入。由于徑向孔僅為一個，在孔附件氣流壓力較大，而遠離徑向孔之處，氣流壓力較小，這樣就存在氣流壓力小的部位密封效果較差的現象，主軸直徑越大，弊端越嚴重。第二道迷宮密封是單道迷宮密封，迷宮數量與密封效果有關，迷宮數量越少，密封效果越差。

3.改進

主軸結構不易改動，僅對軸承壓蓋，主軸端蓋和迷宮密封環等零件進行改進。改進后的主軸密封結構見圖2。主軸端蓋是組成氣體密封的元件，在主軸端蓋的內圓和外圓上各加工一個環形槽，對應環槽加工若干個徑向孔，氣體首先進入外環槽，再由徑向孔進入內環槽，在內環槽里環向形成多個氣源，流動的氣體壓力基本均勻，可以保證主軸在整個圓周方向都具有良好的密封效果。所有徑向孔的尾端向外傾斜一個角度，增強氣流向外噴出的效果。

圖2 改進后主軸密封結構示意圖

第二道密封由原迷宮密封改為甩油環密封，對原迷宮密封環進行改進，外圓加工三道不等邊鋸齒形環槽，用于甩油。不等邊鋸齒形環槽，在將流體甩出時，具有向外的導向功能，強化密封效果。第三道和第四道密封涉及主軸結構，故不進行改動。

4.效果

在主軸端蓋上增加若干個徑向孔，保證氣流壓力均勻，獲得較好的氣體密封效果；將原迷宮密封改為由外圓加工成不等邊鋸齒形環槽的甩油環密封，使密封性能改善。改進后的密封易加工，不涉及外部系統及主軸的變化。改進后，滲油現象消失，軸承潤滑油比較清潔。