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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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塑料機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
　　隨著塑料工業迅猛發展，新的塑料原料不斷出現，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械，除了要求輥筒表面能達到給定的溫度、溫度場分布均勻、溫度誤差小而且穩定外，還必須解決輥筒軸承正常工作問題。
　　這個問題比較復雜，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潤滑液或冷卻液落入帶內裝式加熱器的輥筒內腔的條件下，保持輥筒均勻的溫度場。
　　據有關資料介紹，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，采用連續冷卻軸承體的辦法：再就是在軸承上直接配置連續潤滑和冷卻裝置。從結構型式看，種方法簡單，但只適于在溫度不大于200℃條件下工作的輥簡。據美國專利3645593308/891972介紹。將軸承內圈壓配到空心的密封軸承體上，軸承體內充有高導熱性液體。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行強制冷卻。同樣也可以配置軸承外圈的冷卻裝置。捷克專利185909H02K9/20介紹，為增強導熱性，可采用按“熱導管”原理工作的散熱元件。由于這種裝置復雜，因而沒有得到廣泛地應用。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。這種結構型式不是Z有效的，因為內圈發熱時冷卻外圈就可能導致軸承抱瓦。同時使得用于冷卻旋轉輥筒以及軸承內圈的冷卻裝置結構更加復雜化。

（a）內圈冷卻
　　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，在沒有外置的冷卻和加液體系統時，能保證冷卻潤滑液直接通過軸承進行循環的方法是法國專利2264217F16C33/661976（圖b）。在固定軸承座底部上有一個液體潤滑劑油箱1，在旋轉輥筒3上裝一個混合裝置2。當輥筒旋轉時，能保證來自油箱的潤滑劑通過軸承進行循環，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時才能穩定地工作。

（b）冷卻潤滑劑通過軸承循環冷卻潤滑
　　更有效的方法是西德專利2225619F16N7/32，它是一種強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，這樣來達到冷卻效果。回油通過向截面不同的管路2和1加壓縮空氣的辦法，利用注射效應經過管略5回收。

（c）用油霧潤滑與冷卻
　　當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構不同的軸承支座。
　　上述裝置還有許多改型結構，如西德專利2542036F16N7/301977，它可以按系統內的溫度傳感器調節油霧流，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（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行強制潤滑和冷卻。但這種裝置的結構型式相當復雜，因為它必須能防止潤滑劑通過旋轉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，潤滑劑再通過轉動軸承座5上的徑向和軸向孔3和4匯集到連接管6內，再通過支管7導入外油箱內。

（d）油液通過軸承強制循環
　　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，在這種結構中，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，這樣可強化其在軸承內腔中循環并可避免產生滯流區。

（e）通過軸承外圈上的徑向孔加冷卻潤滑劑
　　當采用低粘度液體循環冷卻和潤滑時，必須保證軸承組件旋轉部分的可靠密封。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腔，因為高溫輥筒（達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構不同的皮碗式密封裝置。據日本專利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，一是必須保證防止潤滑劑溢流的Z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，在旋轉狀態下，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輥筒軸承進行無接觸密封。壓縮空氣從軸承體7上的孔6加到環形管路5上，其中的一部分壓縮空氣經過帶螺旋通道4的旋轉軸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的同時可防止潤滑劑從其中溢出。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，為防止潤滑劑被空氣帶走，孔9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。在這種結構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速無關。

（f）無接觸連接密封
來源：《塑料科技》1993年第01期