2 发电用木粉粉碎机主轴部件设计 粉碎机主轴部件是发电用木粉裂解粉碎机中最重 要的部件, 在主轴上安装 动刀 (锯 片或铣 刀 ) , 利用 非常快速地旋转下的动刀和安装在壳体内的静刀之间由于雷 诺效应产生的动压高压和静压形成的高压叠加, 实现 对锯末或碎纤维的双重剪切作用, 在超高速气流的冲 击作用下, 依靠特殊结构构成的楔形结构形成的高压 动压效应, 依靠冲击动能把锯末或碎纤维木粉冲击切 削成符合发电用粒度要求的木粉。由于主轴转速达到 3 840 r/m in, 主轴长约 400mm, 在发电 用木粉 加工过 程中为了减小带传动对主轴部件的冲击和振动, 采用 两个轴承座进行 支撑, 并在 两个 轴承座 间配置 飞轮, 主轴部件结构图如图 4所示。
中由于雷诺效应产生的动压高压和静压形成的高压叠 加, 形成高速切削离心粉碎需要的高压, 依靠特殊结 构构成的楔形结构形成的高压动压效应, 依靠冲击动 能把锯末或碎纤维木粉冲击切削成符合发电用粒度要 求的木粉。确定了该机床采用横轴式, 铣刀为组合铣 刀。进行了粉碎机 各部 件设计, 包括主 轴结构 设计、 组合刀具部件设计、筛网部件设计和木粉收集装置设 计等。
从发电用木粉的生产工艺流程可知, 发电用木粉 的生产关键是在离心粉碎。发电用木粉的原料制备是 由削片机 完成 的, 粉 碎是 由 发电 用裂 解粉 碎 机完 成 的。在木粉铣削过程中, 木粉需要自由运动, 主运动 为刀具的高速旋转运动和气动进给运动。发电用木 粉裂解设备为适应发电用木粉生产需求, 一定要能加 工不同粒 度 的 木粉, 并 且 粒度 范 围在 200 ~ 300 目。 结合各种木材细胞和木纤维的结构, 突破国内外各种 目数木粉加工工艺和方法, 利用铣刀非常快速地旋转的过程
摘要 : 研究了国内外超高 速主轴密封机理和密封 技术 , 分 析了国内 外有关 木材加 工、木粉 原料制备 等方面 最新技 术。 设计了一种能用于超高速发电 用木粉粉碎机的密封结构。该密封采用静密封和 动密封、接触 密封和非接 触密封有机 结合的 方法 , 具有与主轴连接的动环 和与壳体连接的静环 , 以接触式密封实现静密封 和低速密封。 主轴与青铜 静置套筒间 的螺旋 密封实现超高速密封。该密封结构既能 有很大效果预防发电用木粉的进入 , 又能使 泄漏量降到 最低 , 是一种 密封效果 好、摩擦因 数低、工作可靠的密封结构。 关键词 : 超高速 ; 发电用木粉 ; 静密封 ; 动密封 ; 接触密封 中图分类号 : S776 文献标识码 : B 文章编号 : 1001- 3881 ( 2010) 2- 006- 3
4 结论 分析和研究了国内外高速主轴的密封技术的优缺 点, 设计了一种能 用于发电用木粉粉碎机高 速主轴的 具有动静密封结构的组合螺 旋密封结构, 该 密封采用 静密封和动密封、接触密封和非接触密封有 机结合的 方法, 具有与主 轴连 接的 动环 和与 壳体 连接 的静 环, 以接触式密封实现静密封和 低速密封, 主轴 与青铜静 置套筒间的螺旋密封实现超 高速密封, 较好 地实现了 使泄漏量降到最低, 又能有效地阻止木粉颗粒的进入, 确保了轴承的常规使用的寿命, 延长了整机的检修时间。 参考文献: ( 上接第 5页 ) 应用。随着我们国家加工制造业的迅猛 发展, 数控 加工技 [ 7] 术得到空前 广泛 的应 用 。M asterca m 系 统把 计算 机 辅助设计和制造功能有机地结合起来, 从图形绘制到 编制加工轨迹, 再通过后置处理转化为数字控制机床能识 别的加工 程序, 输入 到数 控 机床 上完 成零 件 的加 工 等, 使设计、绘图更容易更方便, 编制加工程序更快 更准确, 能够很好的满足现代产品多样化、复杂化和精密化 设计加工的要求, 应用前景十分广阔。 参考文献:
3 超高速发电用木粉粉碎机主轴密封结构设计 超高速 主轴 的密 封 有多 种 形式, 如采 用 油 液润 滑, 则传统的接触式和非接触式密封方式都有一定程 度的渗漏, 密封效果不好。低泄漏、超高速的密封研 [ 5] 究和工程应用研究成果较少 。具有与主轴连接的动 环和与壳体连接的静环, 以接触式密封实现静密封和 低速密封。主轴与静环、轴承端盖间采用螺Leabharlann Baidu密封实 现高速、超高速密封。设计了具有动静密封结构的主 轴密封装置, 如图 5所示。 在图 5中, 静环 1 固定在轴承端盖上, 并与密封 环 2在两者之间实现静密封。紧固环 9 通过螺钉固定 在主轴 13上, 通过 销 10 使动 环 3 与紧 固环 9 连动, 弹簧套 11在销 10上向左推动动环 3使 其与静环 1紧 密接触, 实现动环 3、静环 1 间的 接触式密 封。动环 3 通过密封环 2与主轴 形成静密 封。重物 4通 过连杆 铰接于动环 3和紧固环 9上。 静置时, 完 全由动 环 3 与静环 1间接触 式密封 进行 密封, 螺 旋密封 15 不发
静环 1完全 脱离, 完 全由螺 旋密封 14 进行 密封。停 车时, 密封过程与启动时相反。轴承端盖 5侧的密封 为迷宫密 封, 密 封环 6 通过 螺 钉固 定 在主 轴 13 上, 通过密封 环 7实 现与 主轴 14 间的 静密 封, 密 封环 6 与轴承端盖 5形成迷宫密封。可以通过调节弹簧弹力 以调节动环 3与静环 1间的相互作用力, 使得接触式 密封与非接触式密封更加有机的结合在一起, 从而在 主轴 14超高速转动 的条件 下实 现低摩 擦因 数、低泄 漏量、低功耗密封。
解决发电用木粉生产过程中主轴的密封问题。实验室 制备的发电用超细木粉的粒度和体积百分率统计如图 1、 2 所示。
收稿日期: 2009- 01- 19 基金项目: 黑龙江省自然科学基金资助项目 ( C2004 13); 黑龙江科技学院青年基金资助项目 ( 08 9) 作者简介: 杨兰玉 ( 1974 ), 男, 副教授, 在读博士研究 生, 主要从事 亚纳米级 超细木粉应 用研究、超微 粉体装备 设计、 制造及检测等方面的理论教学和科学研究工作。电话: , E- m a i: l yang lanyu@ 163 com。
挥作用。在启 动时, 主轴 13 转 速逐 渐 上升, 重 物 4 所受离心力增大, 通过连杆、铰链施于动环 3 向右的 力亦随之增大, 动环 3与静环 1 之间的相互作用力逐 渐减小, 接触式密封的密封效果逐渐减弱, 直至主轴 14转速达到一定转速 时, 动环 3与 静环 1 完全 脱离, 接触式密封阶段结束。螺旋密封 14 随主轴 13 转速的 上升, 密封能力增 强。低速 范围内 由螺 旋密封 14 和 动环 3与静环 1 间的 接触式 密封共 同实 现主轴 13 的 密封, 随主轴 13 转速升高螺旋密封 14逐渐取 代动环 3 与静环 1 间 接触 式 密封 的主 导 地位, 直 到动 环 3、
高速主轴单元 是实现高 速加工 的关键 技术 之一, 也是高速加工机床的关键部件。木材是一种十分复杂 [ 1- 2] 的生物体, 又是典型的各向 异性材料 。发 电用超 细木粉粉碎 机是 以超 高 速铣 削为 特征 的 先进 制造 技 术, 粉碎机主轴转速可达 8 000r /m in, 粉碎后 木粉粒 度可达 18 51 m。高速主轴单元的核心是高速精密轴 承, 其性能直接影响主轴单元的工作性能。随着速度 的提高, 轴承的温度升高, 振动和噪声增大, 寿命降 低。若超高速轴的轴承使用油液润滑, 采用传统的接 触式或非接触式密封方式, 密封效果并不理想, 都有 [ 3] 某些特定的程度 的渗 漏 。 发电 用 木粉 颗 粒在 85 ~ 130 m [ 4] 之间为宜 。因此, 发电用木粉粉碎机高速主轴的轴 承既要考虑润滑, 又要考虑防止超细木粉颗粒进入轴 承, 从而加速磨损, 降低轴承的常规使用的寿命。具有动静 环组合结构的组合密封能解决以上问题, 能有效地
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