齒輪箱動密封漏油問題的解決

王明山 耿旭輝

(中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院,四川江油 621703)

齒輪箱動密封漏油問題的解決

王明山 耿旭輝

(中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院,四川江油 621703)

齒輪箱在實際運行中，動密封處漏油嚴(yán)重，通過故障再現(xiàn)及原因分析，漏油是由于在動密封處形成負(fù)壓，潤滑油被從齒輪箱內(nèi)吸出，通過設(shè)計改進(jìn)，在動密封處引入外界大氣壓，漏油問題解決。

齒輪箱 漏油 動密封

1 概況

試驗設(shè)備的工作原理圖如圖1所示，電機(jī)帶動齒輪箱增速，齒輪箱通過花鍵將扭矩傳遞給減振軸系并帶動試驗件旋轉(zhuǎn)進(jìn)行試驗。真空潤滑油站對減振軸系進(jìn)行潤滑，齒輪潤滑油站對齒輪箱進(jìn)行潤滑，真空泵對真空潤滑油站、試驗艙及減振軸系提供粗真空環(huán)境。

設(shè)備在使用過程中發(fā)現(xiàn)試驗艙內(nèi)集油，由于試驗艙內(nèi)溫度最高可達(dá)500℃，試驗艙集油對設(shè)備的安全造成了嚴(yán)重的影響。通過故障再現(xiàn)及排查，確認(rèn)試驗艙集油是從齒輪箱高速輸出軸軸孔吸入試驗艙。

圖1 設(shè)備工作原理

2 故障原因分析

齒輪箱的結(jié)構(gòu)如圖2所示，齒輪箱高速輸出軸為空心軸，上端通過花鍵與減振軸系的空心軸連接，下端通過四個銷子與傳感器軸連接，減振軸系空心軸直通試驗艙。試驗過程中，由于試驗艙處于負(fù)壓，通過相互貫通的空心軸，在齒輪箱高速輸出軸下端處也形成真空，齒輪箱內(nèi)腔通過空氣濾清器與外界大氣壓相通，在運轉(zhuǎn)時，齒輪箱潤滑油通過高速輸出軸甩油盤與擋油套之間的間隙被吸入高速軸下端，再通過各軸內(nèi)孔被吸入試驗艙(如圖2左邊放大圖所示)。

圖2 齒輪箱結(jié)構(gòu)圖

3 解決方案及改進(jìn)措施

為了找到合理的解決方案，我們做了四次對比試驗，主要內(nèi)容如下：

①在試驗艙不抽取真空的情況下對齒輪箱供油，但齒輪箱不運轉(zhuǎn)，運行30分鐘后試驗艙內(nèi)無集油，說明齒輪箱在常壓狀態(tài)下無漏油；②對試驗艙抽真空，試驗艙平衡壓強為1920Pa，對齒輪箱供油但不運轉(zhuǎn)，運行30分鐘后試驗艙內(nèi)有集油；③對試驗艙抽真空，試驗艙平衡壓強為1920Pa，對齒輪箱供油，開啟電機(jī)使齒輪箱高速輸出軸轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min，運行30分鐘后試驗艙內(nèi)有集油；④拆除齒輪箱下端傳感器軸安裝座，使高速輸出軸下端處于大氣壓狀態(tài)，開啟真空泵使試驗艙形成真空，試驗艙平衡壓強為2172Pa，對齒輪箱供油但不運轉(zhuǎn)，運行30分鐘后試驗艙內(nèi)無集油。

在一般情況下，隨著轉(zhuǎn)速的提高，旋轉(zhuǎn)部件的動密封效果會越來越好，但通過對比試驗可以看出，在試驗艙抽真空狀態(tài)下，提高齒輪箱高速輸出軸轉(zhuǎn)速，高速輸出軸下端甩油盤處的動密封仍存在漏油，而在拆除齒輪箱下端傳感器軸安裝座，使高速輸出軸下端處于大氣壓狀態(tài)，甩油盤處的動密封無漏油現(xiàn)象。

通過逆向思考，如若在設(shè)備抽真空狀態(tài)工作時，能夠使高速輸出軸下端的密閉腔室與外界大氣相通，破壞原腔室的真空環(huán)境，在此處形成大氣壓，漏油問題就能得到解決。但這會增加試驗艙的真空泄漏率，使試驗艙的真空平衡壓強升高，通過查閱設(shè)備使用要求，試驗艙的真空平衡壓強只要小于2500Pa就能滿足使用，而在拆除齒輪箱下端傳感器軸安裝座，使高速輸出軸下端處于大氣壓狀態(tài)時，試驗艙的平衡壓強為2172Pa，小于設(shè)備要求的最大平衡壓強，說明方案可行。

為此，我們對傳感器軸安裝座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，增加與外界連通的溝槽。通過測量計算，高速輸出軸通孔的截面積為50.24，即傳感器軸安裝座與外界連通的溝槽面積只需大于50.24即可滿足使用，改進(jìn)后的傳感器軸安裝座，其與外界相通的溝槽截面積為58。

4 改進(jìn)效果

傳感器軸安裝座改進(jìn)后，通過試驗驗證，試驗艙真空平衡壓強為2170Pa，運行30分鐘后試驗艙內(nèi)無集油，齒輪箱高速輸出軸甩油盤動密封問題得到圓滿的解決。