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塑料機(jī)械中加熱輥筒軸承支座的潤滑和冷卻

2013-09-13

大連塑料 穆傳和 譯
　　隨著塑料工業(yè)迅猛發(fā)展，新的塑料原料不斷出現(xiàn)，特別是需要高溫加工的原料也大幅度地增長。因此，輥筒軸承潤滑和冷卻的問題亦需急待解決。
　　所以，制造廠提供的輥筒式加工機(jī)械，除了要求輥筒表面能達(dá)到給定的溫度、溫度場分布均勻、溫度誤差小而且穩(wěn)定外，還必須解決輥筒軸承正常工作問題。
　　這個問題比較復(fù)雜，必須使用精密滾動軸承。而精密軸承必須用特種的潤滑劑。通常在比輥面溫度低得多的條件下使用。而且在輥頸的散熱量高并能防止?jié)櫥夯蚶鋮s液落入帶內(nèi)裝式加熱器的輥筒內(nèi)腔的條件下，保持輥筒均勻的溫度場。
　　據(jù)有關(guān)資料介紹，為保證高溫輥筒軸承支座的可靠的潤滑和冷卻。通常有兩種解決辦法：一是定期更換潤滑脂，采用連續(xù)冷卻軸承體的辦法：再就是在軸承上直接配置連續(xù)潤滑和冷卻裝置。從結(jié)構(gòu)型式看，種方法簡單，但只適于在溫度不大于200℃條件下工作的輥簡。據(jù)美國專利3645593308/891972介紹。將軸承內(nèi)圈壓配到空心的密封軸承體上，軸承體內(nèi)充有高導(dǎo)熱性液體。在軸承體外表面上有散熱片，為提高散熱效果，散熱片可用油或水或者空氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。同樣也可以配置軸承外圈的冷卻裝置。捷克專利185909H02K9/20介紹，為增強(qiáng)導(dǎo)熱性，可采用按“熱導(dǎo)管”原理工作的散熱元件。由于這種裝置復(fù)雜，因而沒有得到廣泛地應(yīng)用。通常用的軸承外圈冷卻裝置是美國專利3352206308-771968（圖a）在夾套3內(nèi)在軸承5的固定外圈上加工有一條螺旋通道4，泵2通過螺旋通道4壓送換熱器1中的冷卻液。這種結(jié)構(gòu)型式不是Z有效的，因為內(nèi)圈發(fā)熱時冷卻外圈就可能導(dǎo)致軸承抱瓦。同時使得用于冷卻旋轉(zhuǎn)輥筒以及軸承內(nèi)圈的冷卻裝置結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化。

（a）內(nèi)圈冷卻
　　從保證軸承支座正常工作的觀點看，冷卻和潤滑裝置相互配合使用是一種行之有效的方法。用這種方法，液體潤滑劑同時也作為冷卻劑用，直接通過軸承循環(huán)，在沒有外置的冷卻和加液體系統(tǒng)時，能保證冷卻潤滑液直接通過軸承進(jìn)行循環(huán)的方法是法國專利2264217F16C33/661976（圖b）。在固定軸承座底部上有一個液體潤滑劑油箱1，在旋轉(zhuǎn)輥筒3上裝一個混合裝置2。當(dāng)輥筒旋轉(zhuǎn)時，能保證來自油箱的潤滑劑通過軸承進(jìn)行循環(huán)，Z后返回到油箱。這種裝置只有在輥筒和混合裝置高速旋轉(zhuǎn)時才能穩(wěn)定地工作。

（b）冷卻潤滑劑通過軸承循環(huán)冷卻潤滑
　　更有效的方法是西德專利2225619F16N7/32，它是一種強(qiáng)制加油霧式冷卻程滑劑（圖c）。它是左用懸浮油粒子潤滑軸承3的同時冷卻壓縮空氣流通過噴嘴4射入，這樣來達(dá)到冷卻效果?；赜屯ㄟ^向截面不同的管路2和1加壓縮空氣的辦法，利用注射效應(yīng)經(jīng)過管略5回收。

（c）用油霧潤滑與冷卻
　　當(dāng)輥筒的要求工藝溫度不同時，可采用這種方法來冷卻和潤滑結(jié)構(gòu)不同的軸承支座。
　　上述裝置還有許多改型結(jié)構(gòu)，如西德專利2542036F16N7/301977，它可以按系統(tǒng)內(nèi)的溫度傳感器調(diào)節(jié)油霧流，再如羅馬尼亞專利84609F16N3/10，1984，它是集中射流有選擇的冷卻軸承座各個元件。西德有的用連續(xù)射流，美國有的用短脈沖射流（美國專利4187939184/1R，1980）但在輥筒溫度很高時，由于冷卻介質(zhì)（空氣）熱容量低，用噴射油霧的裝置不能保證軸承的有效的冷卻。
　　所以，不管是從潤滑的觀點，還是從冷卻的觀點看，Z有效的潤滑冷卻裝置是過通對軸承進(jìn)行強(qiáng)制潤滑和冷卻。但這種裝置的結(jié)構(gòu)型式相當(dāng)復(fù)雜，因為它必須能防止?jié)櫥瑒┩ㄟ^旋轉(zhuǎn)的和固定的零件之間間隙流出。法國專利2229885F16C36/66，1975（圖d）就是將外部潤滑冷卻液通過軸向和徑向孔8和9強(qiáng)制地加到軸承1上，孔8和孔9鉆在不動的輥筒2上。軸承冷卻后，潤滑劑再通過轉(zhuǎn)動軸承座5上的徑向和軸向孔3和4匯集到連接管6內(nèi)，再通過支管7導(dǎo)入外油箱內(nèi)。

（d）油液通過軸承強(qiáng)制循環(huán)
　　日本專利49-41277，53A201，1979和美國專4384749，308/187，1983介紹了一種用能夠改變潤滑液流動方向的輔助環(huán)可以使軸承圈和滾動體（滾珠和滾捧）完全潤滑冷卻。
　　在某些情況下，可采用外圈帶徑向孔的專用軸承，這樣可以完全避免滯流區(qū)并可大大提高潤滑冷卻效果（日本專利52-11368，53A201，1977)，如圖e所示，在這種結(jié)構(gòu)中，在固定的軸承體5上沿著軸承4的外圈8（不低于其圓周的一半）配置一個接油槽7，該油槽與小油箱3相連，同時還通過孔2與軸承4的內(nèi)腔相通，孔2位于軸承外圈下部。油槽7通過管路6與油槽（圖上未示出）相連。小油箱3通過軸承內(nèi)腔與排油管路1相連。潤滑劑從下面通過軸承外圈上的孔加入，這樣可強(qiáng)化其在軸承內(nèi)腔中循環(huán)并可避免產(chǎn)生滯流區(qū)。

（e）通過軸承外圈上的徑向孔加冷卻潤滑劑
　　當(dāng)采用低粘度液體循環(huán)冷卻和潤滑時，必須保證軸承組件旋轉(zhuǎn)部分的可靠密封。在這種情況下，不僅要防止液體滴漏。而且不允許潤滑劑流到輥筒內(nèi)腔，因為高溫輥筒（達(dá)400'℃）通常都配有電加熱器。在研制密封裝置時，必須考慮輥筒機(jī)的特點，如果是傳動輥筒，則必須保證其密封性而且可以利用任何一種密封型式（接觸式或非接觸式）。如果是非傳動輥，則必須Z大限度地減少輥筒的摩擦力矩，而且Z好用無接觸密封裝置。據(jù)美國專利4243232277/37，1982和英國專利18581703F2B，1980介紹，作為接觸式密封裝置主要采用結(jié)構(gòu)不同的皮碗式密封裝置。據(jù)日本專利58-1871153A201，1984和50-27752Ⅱ41，1975報道，無接觸式密封裝置通常用各種改型的迷宮式密封裝置。迷宮式密封裝置相當(dāng)可靠，但在研制這種密封裝置時，必須解決兩個問題，一是必須保證防止?jié)櫥瑒┮缌鞯腪小間隙，另一個是在輥頸上溫度場變化和輥身有軸向竄動的條件下，必須克服密封裝置活動元件擦傷。實際上，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，由于密封裝置密封性變壞，為防止擦傷，通常都增大間隙。英國專利1315309F2B，1973（圖f）介紹一種方法，也是人們普遍惑興趣的，它是用加壓縮空氣的方法對旋轉(zhuǎn)輥筒軸承進(jìn)行無接觸密封。壓縮空氣從軸承體7上的孔6加到環(huán)形管路5上，其中的一部分壓縮空氣經(jīng)過帶螺旋通道4的旋轉(zhuǎn)軸2和固定的軸承7之間的間隙排除，而另一部分通過軸承8的同時可防止?jié)櫥瑒钠渲幸绯?。為使空氣能從軸承中出去，在軸2上鉆有軸向孔3，該孔Z少要通過一個徑向孔9與軸承腔相連，為防止?jié)櫥瑒┍豢諝鈳ё?，?用多孔過濾材料10堵上。滯留在過濾器上的潤滑劑在離心力的作用下向軸承腔旋轉(zhuǎn)。在這種結(jié)構(gòu)中沒有摩擦和快速摩損的密封表面，而工作的可靠性與軸的轉(zhuǎn)速無關(guān)。

（f）無接觸連接密封
來源：《塑料科技》1993年第01期