[发明专利]一种机床低速轴的机械密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床的密封结构,更具体地说，它涉及一种机床上的低速轴密封结构。

背景技术

磨床中的转轴工作环境恶劣，伴有大量打微细砂屑和金属屑，这些外部异物包括水、水蒸气容易通过轴与轴承之间的间隙进入到其内部，尤其在轴的旋转过程中产生热，导致水变成水蒸气进入轴承内，导致轴承生锈、腐蚀，所以轴与轴承之间就需要润滑及其密封结构，由于流体的静压或者动压的作用，在密封端面间充满了一层完整的流体薄膜迫使密封端面彼此分离，但是在低速环境中由于动力的不足，密封端面接触的概率增加使油膜难以形成。鉴于此种情况，在机床上采用密封条件下的脂润滑。

普通的密封结构包括有：

1)，毛毡圈密封，这种密封虽然成本低廉，但是其为接触式密封，磨损太快、寿命短；

2)，间隙节流沟槽密封，它是由一系列与转轴非接触的节流间隙组成，把流体的压力转为速度能来达到密封这种的原理，不适合用在低速；

3)，骨架油封密封，这种密封结构简单，密封性能好，但是对工艺要求高，运用在低速上时，油膜产生过程存在不确定性；

4)，甩油环密封，这种密封利用离心力将油液甩出，仅适用于高速轴；

5)，组合密封，指利用上述两种或两种以上的密封结构组合的密封结构，由于上述的密封结构运用在低速转轴上效果不好，所以这种组合密封形式在低速轴上依然不能良好的运用。

而机床中安装有低速转轴，部分机床主轴，特别是无心磨床导论主轴的通常转速为20r/min至200r/min，并长期在10～80r/min的转速工作，所以就需要设计针对于低速轴的密封结构。

现有技术中，在申请号为CN201320008173.9的中国发明专利中公开了一种低速旋转轴用密封机构，包括机座和密封座，低速旋转轴穿过所述机座和密封座，所述机座上设有环形的机座密封槽和环形的活动耐磨环槽，所述密封座上设有环形的密封座密封槽并设有密封座凸环；所述活动耐磨环槽内设有活动耐磨环，活动耐磨环的另一端伸入所述密封座密封槽内，活动耐磨环与密封座密封槽的槽底之间设有第一压簧；所述密封座凸环插设在所述机座密封槽内，密封座凸环与机座密封槽的槽底之间压设有第二压簧。该发明具有柔性自调节密封的特点，对同轴度要求低，密封效果好，结构简单，易于制造、使用和维护，成 本低，可以有效防止内部流体外泄或阻止外部流体进入机座。

上述发明专利中的低速旋转轴用密封机构采用迷宫密封结构来达到低速轴上密封的效果，但是这种结构中加入了耐磨槽和压簧，为接触式密封，存在有接触性摩擦导致密封结构存在不确定性磨损，影响了密封性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能在低速转轴起到良好密封、润滑作用且不会磨损的机床的机械密封结构。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种机床低速轴的机械密封结构，包括轴和轴承，所述轴与轴承之间连接有门连接法兰组件，所述门连接法兰组件包括门迷宫法兰、门迷宫套和门防水法兰，其中：所述门迷宫法兰和门迷宫套相向的一侧都设置有环状的凹槽和凸台，两者通过所述凹槽和凸台相互插接，所述凹槽的宽度、高度分别大于所述凸台的宽度、高度，且所述门防水法兰盖设在所述门迷宫套外侧，且所述门防水法兰固定连接在所述门迷宫法兰上。

更进一步的：所述凹槽、凸台的横截面都设置为矩形。

更进一步的所述门迷宫法兰和门迷宫套上的凹槽、凸台的数量都分别设置为2个。

更进一步的：所述凸台的端面与凹槽的槽底留有0.05毫米至0.15毫米的间隙。

更进一步的：所述凹槽的宽度比凸台的宽度大0.01毫米至0.06毫米。

与现有技术相比，本发明利用错列式迷宫密封达到一种非接触式的机械密封，通过凹槽与凸台配合形成相互错开且深度为0.05毫米至0.15毫米之间的周向沟槽，在力变形和热变形的作用下，密封面上产生周向波度和径向锥度，在机械密封中称之为热流体动力楔，波度的波幅为微数量级，并由于密封面流动边界的波动，在动轴的牵引下，沿周向的粘性流动交替经历收敛区和发散区，在收敛区内，流体膜产生很高的流体动压力，这样由热变形和里变形形成的周向波度就能产生一个静的附加开启力；在发散区会产生负压。超过此极限，溶于液体中的空气将游离出来，产生空化现象。另外，由于热变形和里变形形成的径向锥度在流体静压效应作用下，将产生附加的流体静压承载能力，使开启力增大。开启力与闭合力互相平衡，使得密封副两端面分开成为非接触机械密封。