掘進機浮動油封可靠性分析

（北方重工集團煤礦機械分公司，遼寧 沈陽 110000）

掘進機浮動油封可靠性分析

馮 健 廉 浩

（北方重工集團煤礦機械分公司，遼寧 沈陽 110000）

針對我公司EBZ200型掘進機切割部的浮動油封漏油，進行了失效形式分析，提出了油封可靠性措施，該方法對于其他型號機型的結(jié)構(gòu)密封具有同樣的借鑒意義。

掘進機；浮動油封；可靠性；措施

EBZ200掘進機是我公司重型全巖部分斷面掘進機，適用于煤巷、半煤巖巷、全巖巷道的掘進，在公路、鐵路、水力工程等其他類似的巷道也可使用。掘進機的工作環(huán)境十分惡劣，如果在掘進過程中產(chǎn)生密封失效等滲漏情況，更換及維修將變得非常困難，尤其浮動密封的失效，將引起軸，軸承及軸套，甚至其他部件的損壞，造成嚴重的后果。

1 浮動油封的結(jié)構(gòu)特點及相關(guān)的失效形式

1.1 浮動密封的結(jié)構(gòu)特點及原理

EBZ200型掘進機切割部密封采用了特瑞堡型號為DF5900的浮動密封。DF5900浮動密封的結(jié)構(gòu)是由兩個相對獨立的金屬密封圈構(gòu)成，兩個密封圈各自裝在單獨的腔室中，彈性體元件使密封件在各自的腔室中保持對中位置。工作的時候，靜環(huán)在腔室中靜止不動，動環(huán)相對于靜環(huán)配合端面旋轉(zhuǎn)，動、靜金屬環(huán)之間的相互接觸通過精密研磨的表面配合來實現(xiàn)密封。靜環(huán)裝在懸臂段的浮動密封架中，動環(huán)裝在切割頭中隨著切割頭旋轉(zhuǎn)，浮動環(huán)密封面的軸向壓緊力通過橡膠的壓縮變形來保持，安裝在浮動密封座溝槽間的橡膠圈起靜密封作用，軸承潤滑采用320機油自浸油潤滑。

1.2 浮動密封環(huán)的失效形式

密封端面只有通過適合、可靠的潤滑油膜，同時能夠?qū)⒛Σ翢峒皶r導(dǎo)出才能保證正常工作。要求使用中不泄漏或者泄漏很少，在軸和密封座不受磨損的情況下，泄漏量和摩擦消耗功率應(yīng)分別為填料密封的1%和10-50‰。浮封環(huán)的損壞主要為破碎，其次還有燒壞和磨損。如果浮封環(huán)失去作用，大量粉塵會進入空腔，設(shè)備的運轉(zhuǎn)將會受到嚴重影響。

2 影響浮動油封的因素

2.1 潤滑條件產(chǎn)生的影響

按潤滑條件不同，潤滑通常分為干摩擦、邊界潤滑、半液態(tài)潤滑和完全液態(tài)潤滑。干摩擦?xí)r無油膜存，轉(zhuǎn)動時，動靜環(huán)之間摩擦面過熱，造成燒毀和泄漏。邊界潤滑時，摩擦端面微觀上凸起的地方有接觸磨損，，而凹處還存在著液體，摩擦表面會形成較差的油膜。半液體潤滑時，微觀上凹坑的地方會產(chǎn)生很薄的油膜，磨損量和發(fā)熱量都較小，因此油膜也會比較有張力，較好的防止了滲漏。完全液體潤滑時，由于動、靜環(huán)之間壓力不足，相對間隙變大，液膜增厚，幾乎不會產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，但由于動、靜環(huán)之間的相對間隙過大，粉塵通過結(jié)合面進入，使泄漏加劇。

2.2 密封力產(chǎn)生的影響

運動環(huán)和靜止環(huán)的兩貼合面間能夠形成穩(wěn)靠的潤滑油膜對于浮動密封正常工作起著至關(guān)重要的作用。兩貼合面之間的壓緊力對密封性能的好壞也有著重要的影響，這個力被稱作密封力，利用密封端面的接觸以及端面比壓可以求得密封力的大小。當密封力使接觸面之間形成邊界摩擦或者半流體摩擦狀態(tài)時最為理想，形成的油膜使端面之間的摩擦力大大減小，而且還使密封得到保證。如果密封力過于大會就會使端面之間的摩擦力變大，形成的油膜在高溫狀態(tài)下很快汽化，進而加快也加劇了端面間的磨損，直接導(dǎo)致密封失效。相反密封力太小時，油膜就很難建立起來，同樣會使密封失去應(yīng)有的效果。

2.3 結(jié)合面磨損產(chǎn)生的影響

端面間的磨損通常可分為為摩擦磨損以及磨料磨損兩類情況。密封環(huán)之間的摩擦副是一種材質(zhì)的兩個硬質(zhì)材料之間建立起來的，截割部工作過程中會生成許多細小的顆粒粉塵，即使不可避免的顆粒粉塵會進入摩擦副，但也會被兩相對運動的接觸面磨細，密封不會失效。并且兩端面的銳邊，也使顆粒很難存在，摩擦副也很好的得到了保護。

2.4 浮動環(huán)及橡膠圈材質(zhì)的影響

密封力的增大會使?jié)櫥河湍ふ械綋p壞，導(dǎo)致溫度升高；懸臂段內(nèi)腔的高壓和工作時的沖擊會導(dǎo)致動靜環(huán)形變甚至開裂引起密封失效，因此浮動密封環(huán)的材料大都采用高硬度材料制成，如硬質(zhì)合金、陶瓷等，但為了使使用性能更好對材料的韌性同樣有一定的要求。橡膠圈通過被壓縮彈性變形來達到密封效果，彈性變形力隨著壓縮量的增大而增大，摩擦副間的壓力過大會影響潤滑油膜厚度，使其變小，這樣就使密封面因缺少油液，潤滑不足，摩擦力變大，溫升過高導(dǎo)致摩擦副燒結(jié)導(dǎo)致報廢。另外橡膠圈彈性變形過大進而會加快塑性變形，引起橡膠材料加快老化，所以，密封圈的材質(zhì)使用、彈性的均勻性保證、耐熱性的好壞，耐油性和耐老化性對密封有著至關(guān)重要的影響，現(xiàn)在一般采用的材料有丁晴橡膠、氫化丁晴橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。

3 浮動密封失效的應(yīng)對措施

根據(jù)現(xiàn)場已經(jīng)出現(xiàn)的浮動密封失效情況，可通過以下幾個方面來防治和改進：

（1）采用專業(yè)安裝工具進行安裝，在裝配的過程中，密封環(huán)須成套使用，嚴禁新舊密封環(huán)裝在一起使用，安裝之前應(yīng)對硬質(zhì)表面進行嚴格仔細檢查，檢查是否存在裂紋、啃傷、劃痕、劃傷等缺陷。

（2）使用正規(guī)廠家的潤滑油，盡量少采用乃至不用潤滑脂來潤滑，在工作過程中要時刻關(guān)注油位及時的補充油液。截割部抬頭工作時間過長時，要放下切割臂，這樣使切割頭軸承以及密封環(huán)都能得到有效潤滑。

（3）保證合理有效的密封力，保證座圈加工尺寸的準確性，一旦座孔過小，會使橡膠被鎖死，浮動性就會失去。

[1]欒文.采掘進機浮動油封可靠性分析[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2006（04）.

[2]王新.密封密封在煤礦機械上的應(yīng)用研究[C].2007年短臂機械化開采專業(yè)委員會學(xué)術(shù)研討會論文集，2007.

[3]徐灝.密封[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

TD42 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

A