煤礦刮板輸送機用行星減速器輸出端密封應(yīng)用分析

陳云

（寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司，銀川750011）

0 引言

國內(nèi)煤礦井下刮板輸送機用行星齒輪減速器輸出端旋轉(zhuǎn)密封漏油現(xiàn)象比較普遍，已成為影響其使用的主要因素，各生產(chǎn)廠家都在積極探索，分析研究漏油的原因。

圖1 錐形浮動密封

刮板輸送機用行星齒輪減速器輸出端密封形式主要采用浮動密封，選用浮動密封元件有錐形浮動密封和菱形浮動密封兩種。錐形浮動密封是由兩個外形相同的耐磨金屬密封環(huán)和O型密封圈以及帶有錐形支撐腔的零件組成，如圖1所示，兩金屬密封環(huán)作相對運動時，相接觸并帶有油膜的端面形成密封面。O型密封圈在支撐件的錐形腔體內(nèi)受壓縮產(chǎn)生彈性變形，提供給兩金屬密封環(huán)端面所需軸向壓力，同時摩擦傳遞金屬密封環(huán)相對轉(zhuǎn)動所需的扭矩，也起到與其相接觸的金屬密封環(huán)和腔體之間的靜密封作用。菱形浮動密封是由兩個外形相同的耐磨金屬密封環(huán)和截面為近似菱形的橡膠圈及帶有圓形階梯支撐腔的零件組成（圖2），密封原理與錐形浮動密封相同，也是由兩金屬密封環(huán)端面的動密封和與菱形橡膠圈的金屬密封環(huán)及腔體之間的靜密封兩部分組成。

圖2 錐形浮動密封

1 減速器浮動密封受力分析

1）錐形浮動密封件安裝過程中，由于O型密封圈的外徑大于錐形腔體的孔徑，內(nèi)徑小于金屬密封環(huán)的外徑。安裝時需借助專用工裝，安裝過程中O型密封圈是滾動進(jìn)入腔體中，安裝后金屬密封環(huán)擠壓O型密封圈變形后產(chǎn)生向心力和軸向反力，同時還受O型密封圈自身轉(zhuǎn)動進(jìn)入腔體形成的軸向反力。向心力支撐金屬密封環(huán)，確保其與旋轉(zhuǎn)軸同心；兩個軸向反力最終決定了相對轉(zhuǎn)動面所需的密封壓力。理論上要求兩支撐腔體端面距離為3±0.5 mm。根據(jù)實際安裝測量，O型密封圈受壓軸向總壓縮量超過20 mm。因此根據(jù)錐形密封件的實際使用線速度，可以適當(dāng)調(diào)整O型密封圈的壓縮量，錐形浮動密封對軸向壓縮量的變化不是特別敏感。

2）菱形浮動密封的密封圈外徑與腔體孔徑、內(nèi)徑和金屬密封環(huán)的外徑非常接近，不用工裝，可以徒手安裝，其安裝的過程中菱形密封圈傾斜角度發(fā)生變化，金屬密封環(huán)受到菱形密封圈自身變形產(chǎn)生的軸向反力，形成密封所需的壓力。其外形結(jié)構(gòu)決定了菱形浮動密封軸向壓縮量比較小，根據(jù)測量總壓縮量不超過12mm，相對轉(zhuǎn)動面的密封壓力對軸向位移的變化非常敏感。

2 減速器浮動密封失效分析

從目前刮板輸送機用行星齒輪減速器輸出密封漏油現(xiàn)象分析，失效原因主要有：1）密封件組裝時兩金屬密封環(huán)端面與旋轉(zhuǎn)中心的垂直度未達(dá)到安裝要求（小于1mm），導(dǎo)致相對運動的密封接觸面損毀造成漏油；2）由于減速器工作溫度過高或O型密封圈本身質(zhì)量問題等造成其老化，彈性降低，O型密封圈截面變形，彈力減小，導(dǎo)致兩金屬密封環(huán)作相對運動的端面壓力減小后出現(xiàn)漏油；3）密封件自身質(zhì)量不穩(wěn)定造成的漏油；4）減速器潤滑油中的雜質(zhì)導(dǎo)致金屬密封環(huán)接觸端面損傷造成的漏油；5）浮動密封件金屬密封環(huán)外側(cè)堆積的雜質(zhì)過多導(dǎo)致O型密封圈向腔體內(nèi)部移動，造成兩金屬密封環(huán)作相對運動的端面壓力減小后出現(xiàn)漏油；6）密封元件選用不合理導(dǎo)致減速器漏油。

菱形浮動密封失效除了上述原因以外，也可能與減速器輸出軸的軸向竄動量較大有關(guān)。

3 對減速器輸出端浮動密封的幾點建議

1）選用浮動密封元件時要分析旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)，確定軸的軸向竄動量，選用合適的密封件；2）控制密封支撐腔加工精度和形位公差以及粗糙度要求等；3）確定減速器的工作溫度范圍，確定密封膠圈的材料，適應(yīng)減速器工作溫度；4）在浮動密封元件的外側(cè)設(shè)計迷宮和防塵元件，避免大顆粒雜質(zhì)堆積在金屬密封環(huán)外側(cè)；5）嚴(yán)格按密封件的要求組裝，檢測密封端面的垂直度；6）使用過程中要定期檢查齒輪油的清潔度。

［1］ 徐灝.機械設(shè)計手冊：第4卷［M］．北京：機械工業(yè)出版社，1991.

［2］ JB/T8831-1999 工業(yè)齒輪潤滑油選用方法［S］．北京：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

［3］《齒輪制造手冊》編輯委員會．齒輪制造手冊［M］．北京：機械工業(yè)出版社，1998.