優化洗瓶機大軸承座密封設計

張 明 李全安 林令員

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優化洗瓶機大軸承座密封設計

/合肥中辰輕工業機械有限公司

針對雙端浸泡噴沖式洗瓶機驅動軸軸承座短時間內密封失效繼而引發的滴漏和軸承損壞情況，進行分析研究，并提出了改進方案，可供啤酒廠、設備廠技改時參考。

洗瓶機骨架油封軸承座密封失效分析密封優化設計引言

洗瓶機是啤酒、飲料灌裝生產線的關鍵設備，主要用于玻璃新瓶和回收舊瓶的清洗殺菌。利用高溫堿液浸泡，通過預清洗、堿液浸泡、噴淋清洗、清水終洗等過程，將玻璃瓶的內部雜物、灰塵等臟物以及瓶身的標紙清洗干凈、殺菌合格，用于后續灌裝機。洗瓶機的連續穩定運行將對包裝生產線的效率、廠家的經濟效益有著重要的影響。

近年，啤酒、飲料生產廠經常反饋洗瓶機驅動軸軸承座位置出現滴漏，維修更換時發現不僅密封件碳化、粉化，而且驅動軸上昂貴的進口軸承也因為密封失效一并損壞，造成故障停機。維修難度大，更換成本非常高，嚴重影響整線生產效率。

合肥中辰輕工業機械有限公司專門成立了課題攻關小組，進行大量調研和分析，經過多次試驗，較好解決了問題。

1 密封結構及失效分析

1.1 驅動軸軸承座密封結構

洗瓶機驅動軸位于堿液槽上方，磁翻板液位計控制液位，在正常生產中驅動軸高于堿液液位。常見的洗瓶機驅動軸軸承座密封結構如圖1所示。驅動軸處的旋轉動密封采用背靠背的骨架油封密封。與堿液側板相連的靜密封采用O型密封圈密封。

1.2 骨架油封的密封原理

在自由狀態下，骨架油封唇口的內徑比旋轉軸的外徑小，即使無彈簧收緊，也對軸頸外表面形成一定的徑向壓力。當軸旋轉時，在油封唇口與軸頸之間形成一條0.3～0.5mm寬的密封帶，在該環形密封帶內保持一層厚約0.003mm的油膜，此油膜具有流體潤滑特性。這層油膜使油封唇口與軸頸表面之間在接近“液體摩擦”的工作條件下工作，起到潤滑軸頸、減少油封唇口磨損的作用。唇口與軸頸之間保持薄而均勻的油膜，是油封工作的最佳狀態。

1.3 密封失效原因分析

現場調研和圖紙分析認為軸承座密封短時間內失效主要原因有：

1、軸承座內背靠背雙油封靠近堿槽側板的油封一直處于無油的干摩擦工作狀態。長期的干摩擦不僅使油封密封性能大打折扣，還會大幅度的降低油封的使用壽命；

2、密封環境惡劣，洗瓶機正常生產時個別堿槽的溫度可以達到85℃，堿液濃度可以達到3%，這就對油封的材質有著嚴苛的要求，必須有耐高溫、耐堿腐蝕、耐磨的性質；

3、設備停機時，在軸承座與側板間殘留的堿液會凝固、析出微小白色顆粒晶體，而這些殘留物在下次洗瓶機啟動時，又加快了油封與驅動軸的磨損；

4、驅動軸軸頸表面的粗糙度和光潔度不合格。油封裝配區軸頸的粗糙度Ra應當處于0.4～0.8μm，如果軸頸表面太粗糙，油封的唇口很容易被磨壞。

2 軸承座密封的優化設計

基于以上的原因分析，我們重新設計優化了驅動軸軸承座密封結構，我們把軸承座設計一個具有通油回路的結構，在原先背靠背相連的油封中間放置一個帶通油槽的隔圈。在洗瓶機運轉時，我們在進油嘴（件9）定期加注適合的潤滑油，因為帶通油槽的隔圈（件7）存在，潤滑油從出油嘴（件10）排出，兩個背靠背的骨架油封與改進后的軸承座因為通油槽的隔圈形成一個油封隔離腔，油封隔離腔的存在，使內外兩側的骨架油封都能形成薄而均勻的油膜，不再處于以往的干摩擦，極大的延長了油封的使用壽命。

在正常生產中，通過定期檢查軸承座出油嘴（10）排油情況（色澤、稀釋度），必要時可借助化學試劑（酚酞試劑）檢測是否有堿液滲漏入油封隔離腔內部。由此可以判斷軸承座內部靠近堿槽側板的油封是否失效，防止以往因為密封失效不能及時發現，進而損壞了驅動軸軸承。

除了更改軸承座結構，我們還做了以下的優化設計：

1、堿槽側板內側焊接了弧形阻流環（件11），阻止因為噴淋、激蕩而在側板上附著的堿液流入驅動軸軸承座內；

2、在軸承座內側與驅動軸連接處，設置了一種旋轉軸端面水封（件12），可防止堿液槽體內形成的高位泡沫隨著旋轉軸和載瓶架的轉動，鉆入軸承座內部；

結語

2018年初實施技術改進以來，我們連續跟蹤發往印尼、緬甸等地十多臺洗瓶機。均運轉良好，該位置無滲漏現象，從排油嘴出油情況可以判斷，內部骨架油封能有效密封。同時，油封作為一個易損密封件，本身有著自己的密封壽命，從目前跟蹤情況來看,新結構能將該油封有效密封壽命延長到洗瓶機大修，旺季保障生產線連續工作。生產線效率提高，維修難度和頻率降低，維修檢查更加方便，創造了較好的社會效益，也使公司的洗瓶機提升了一個檔次，鞏固了市場占有率。

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