潘恒樂， 吳名輝

（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司 研究所，湖南 常德 415000）

引言

ZJ116的蜘蛛手機(jī)構(gòu)的主要作用是將卷煙機(jī)卷制并切割成雙倍長的煙支運(yùn)送到接嘴機(jī)，該機(jī)構(gòu)的內(nèi)部靠一個(gè)行星輪系來傳遞動(dòng)作。行星輪系的潤滑采用的是循環(huán)油潤滑，而卷煙產(chǎn)品屬于食品范疇，不允許有由于潤滑油的泄漏而引起煙支污染的情況發(fā)生，所以它的密封問題顯得尤為重要。

1 現(xiàn)有技術(shù)存在的問題

圖1為目前ZJ116蜘蛛手手臂的結(jié)構(gòu)圖，蜘蛛手前蓋與軸套之間用一個(gè)骨架密封圈來起密封作用。蜘蛛手前蓋與密封圈在裝配時(shí)涂有密封膠，防止發(fā)生滲漏，軸套和密封圈之間靠密封圈的唇邊密封，此處的密封圈的唇邊分為密封唇和防塵唇。

圖1 ZJ116蜘蛛手手臂結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)過調(diào)查，ZJ116卷接機(jī)組工作大概4～8個(gè)月后，蜘蛛手出現(xiàn)滲油情況，拆開蜘蛛手會(huì)發(fā)現(xiàn)，里面的密封圈磨損嚴(yán)重。通過分析認(rèn)為：蜘蛛手機(jī)構(gòu)是一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，密封圈和軸套之間存在一個(gè)高速的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以密封圈容易發(fā)生磨損而導(dǎo)致滲漏，同時(shí)蜘蛛手的工作環(huán)境比較惡劣，工作中產(chǎn)生的粉塵容易從防塵唇進(jìn)入密封唇，從而加劇密封圈的磨損。

2 調(diào)研分析

1）通過對(duì)M5、M8等機(jī)型的蜘蛛手密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)的調(diào)研，它們的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 M5、M8蜘蛛手密封結(jié)構(gòu)圖

M5、M8等機(jī)型的蜘蛛手密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)主要對(duì)圖中B處的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。下頁圖3中的軸套1相對(duì)于以前的結(jié)構(gòu)做了很大改變，軸套右邊設(shè)計(jì)一個(gè)凸起的圓環(huán)，同時(shí)蜘蛛手前蓋3上設(shè)計(jì)一個(gè)凹進(jìn)去的圓環(huán)，這兩處圓環(huán)配合在一起，能夠?qū)⒒覊m阻擋。由于灰塵不能進(jìn)入密封圈的防腐塵唇和密封唇，那么密封圈的磨損情況就會(huì)得到改善，延長了密封圈的使用壽命，即使密封圈磨損了之后也不會(huì)立即加劇，從而使得蜘蛛手漏油的情況得到改善。另外，在齒輪軸與蜘蛛手臂之間增加一個(gè)螺旋密封圈2，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)對(duì)螺旋槽的潤滑油產(chǎn)生一個(gè)反向的泵送壓力，向內(nèi)腔泵送，阻止?jié)櫥屯饴?/p>

圖3 B處放大圖

2）蜘蛛手機(jī)構(gòu)漏油的問題是一個(gè)比較普遍的問題，目前國內(nèi)其他公司對(duì)煙草機(jī)械的改造項(xiàng)目中還有一種對(duì)蜘蛛手機(jī)構(gòu)漏油問題的改進(jìn)方法，它的原理簡圖如下圖4所示。

圖4 某公司蜘蛛手改進(jìn)圖

這種改進(jìn)方法的本質(zhì)是在C處增加一個(gè)螺旋密封環(huán)，將此處滲漏的潤滑油通過螺旋泵的作用產(chǎn)生一個(gè)反向的壓力，推動(dòng)潤滑油通過軸承內(nèi)外圈的空隙重新進(jìn)入蜘蛛手油腔。

3 解決方案

通過對(duì)上面兩種方案的分析，發(fā)現(xiàn)它們都采用了螺旋密封，但是螺旋密封只適用于線速度v＜30 m／s的場合［1］。

通過查閱ZJ116相關(guān)資料可知：蜘蛛手轉(zhuǎn)速n≈9.52 s－1；運(yùn)動(dòng)半徑r＝0.142 m。則蜘蛛手工作時(shí)線速度：v1＝ω×r＝2π×n×r≈8.49 m／s＜30 m／s。

所以ZJ116蜘蛛手可以采用螺旋密封。決定參照以上兩種方案，吸收它們各自的優(yōu)點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)一種新型的蜘蛛手密封機(jī)構(gòu)，來改善蜘蛛手機(jī)構(gòu)的漏油情況（結(jié)構(gòu)原理簡圖如圖5所示）。

圖5 蜘蛛手密封改進(jìn)示意圖

1）骨架密封圈。還是采用原來的型號(hào)，不對(duì)其進(jìn)行改變。

2）重新設(shè)計(jì)一個(gè)蜘蛛手前蓋。前蓋上每個(gè)蜘蛛手手臂的位置設(shè)計(jì)一個(gè)凹進(jìn)去的圓環(huán)，軸套上設(shè)計(jì)一個(gè)凸起的圓環(huán)，兩個(gè)圓環(huán)配合在一起，起到阻擋灰塵的進(jìn)入骨架密封圈的作用，來改善密封圈的工作狀況。

3）軸套和齒輪套之間用一個(gè)O型橡膠密封圈密封，這是一個(gè)靜密封，用來密封軸套和齒輪軸套之間的潤滑油。

4）在蜘蛛手前蓋和軸套之間設(shè)計(jì)一個(gè)螺旋密封環(huán)，工作時(shí)，可以將潤滑油泵向內(nèi)腔。

5）重新設(shè)計(jì)一個(gè)螺旋密封圈，其內(nèi)圈與齒輪軸采用過盈配合，中間用兩個(gè)О型橡膠密封圈密封，在工作時(shí)，此處滲漏的潤滑油會(huì)通過螺旋泵的作用產(chǎn)生一個(gè)反向的壓力，將潤滑油泵回內(nèi)腔。

4 結(jié)論

與原來的蜘蛛手密封設(shè)計(jì)比較，新的蜘蛛手密封設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）密封性能更好，相對(duì)于以往的密封圈密封，增加了螺旋密封。

2）延長了密封圈的耐磨時(shí)間，新型密封設(shè)計(jì)有防粉塵的作用，密封圈工作環(huán)境得到改善，延長了使用壽命。

3）實(shí)用性強(qiáng)，該設(shè)計(jì)比較簡單，可以以原來設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)進(jìn)行改造，能夠很快投入生產(chǎn)。

為了驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的效果，將新型蜘蛛手密封裝置安裝在一臺(tái)ZJ116卷接機(jī)上，通過一年多的運(yùn)行和觀察，發(fā)現(xiàn)蜘蛛手沒有出現(xiàn)任何滲油情況，而且密封圈磨損也較輕，充分驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期效果。

［1］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第三卷）［M］.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：10-240.