JDM280全斷面高效掘進(jìn)機(jī)齒輪箱密封及潤滑設(shè)計(jì)

李浩　苗闖

摘 要：隨著煤炭資源需求的增加，掘進(jìn)機(jī)的需求量很大。全斷面高效掘進(jìn)機(jī)是一種應(yīng)用于煤礦巷道的高效掘進(jìn)機(jī)，具有快速采掘，一次成型的特點(diǎn)。JDM280全斷面高效掘進(jìn)機(jī)齒輪箱是掘進(jìn)機(jī)的核心部件，它主要負(fù)責(zé)傳遞扭矩并驅(qū)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)刀盤進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，對(duì)掘進(jìn)機(jī)的性能起到了決定性的作用。

關(guān)鍵詞：齒輪箱；掘進(jìn)機(jī)；密封；潤滑；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

JDM280全斷面高效掘進(jìn)機(jī)齒輪箱的使用性能要求高，技術(shù)難度大，加工制造精度要求也比較高，而且工況比較復(fù)雜，所以對(duì)箱體內(nèi)部給與充分潤滑是必不可少的。

1 主要研究內(nèi)容

JDM280全斷面高效掘進(jìn)機(jī)齒輪箱作為主機(jī)的核心設(shè)備，起到傳遞扭矩的作用，所以必須滿足主軸旋轉(zhuǎn)速度、傳動(dòng)方向的要求（如圖1、圖2所示）。

1.1 軸端密封的改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

（1）毛氈圈密封：在殼體槽內(nèi)填入毛氈圈，以堵塞泄露間隙，達(dá)到密封的目的。這種密封優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，缺點(diǎn)是毛氈圈磨損太快，所以要求軸的線速度不能過高。

（2）擠壓密封：擠壓型密封靠密封圈（O型密封圈或圓橡膠等）安裝在槽內(nèi)，預(yù)先被擠壓產(chǎn)生壓緊力，因此封閉密封間隙，從而達(dá)到密封的目的。

（3）漲圈密封：將帶切口的彈性環(huán)放入溝槽內(nèi)，由于漲圈自身的彈力，從而使其外圓緊緊貼在殼體上，漲圈外徑與殼體之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在工作介質(zhì)壓力的作用下，漲圈的一端貼合在漲圈槽的一側(cè)并產(chǎn)生兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過液體壓強(qiáng)進(jìn)行堵漏，從而達(dá)到密封的效果，這種密封形式主要是用于液體介質(zhì)密封（因?yàn)闈q圈必須用液體潤滑）。

經(jīng)過以上分析，我公司針對(duì)JDM280全斷面高效掘進(jìn)機(jī)齒輪箱的軸端采用骨架油封密封+迷宮式密封+碳素纖維盤根三重密封的結(jié)構(gòu)形式，并得到了良好的應(yīng)用效果（圖3所示）。

首先，箱體內(nèi)部會(huì)有大量潤滑油流向輸入輸出軸端的調(diào)心滾子軸承，并通過軸承流向外部，這就遇到了第一道密封：件2（骨架油封）油封的密封機(jī)理是：油封的唇口與軸或軸套接觸面之間存在著一層很薄的粘附油膜。這層油膜的存在，一方面起到密封流體介質(zhì)的作用，另一方面還可以起到唇口與軸之間的潤滑作用，骨架油封屬于接觸型密封。其結(jié)構(gòu)簡單，安裝位置小且緊湊，密封性能較好。

其次，由于掘進(jìn)機(jī)采掘時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，所以需要防灰防塵，件1（密封蓋）與件5（密封環(huán)）形成非接觸式迷宮密封即第二道密封，密封通道各間隙值控制在0.20mm～0.30mm為宜。往件4（油杯）注入干油脂，這樣在旋轉(zhuǎn)件和固定件之間形成很小的曲折間隙，里面填滿干油脂來實(shí)現(xiàn)密封。并且件1通過六角頭螺栓固定在箱體上，件5用件6（緊定螺釘）固定在軸套上并隨著輸出軸旋轉(zhuǎn)。

最后，在密封環(huán)外圓處設(shè)有件3（碳素纖維盤根），它的作用即可對(duì)內(nèi)防油，又可對(duì)外防塵，效果頗佳，此乃第三道密封。

1.2 箱體內(nèi)部潤滑管路布置設(shè)計(jì)

JDM280全斷面高效掘進(jìn)機(jī)齒輪箱輸入功率大，工作時(shí)內(nèi)部齒輪以及軸承溫度較高，需要大量潤滑油進(jìn)行冷卻潤滑。普通飛濺潤滑顯然無法滿足要求，所以我們采用強(qiáng)制潤滑方式進(jìn)行潤滑。但是由于受到外部結(jié)構(gòu)尺寸限制，我們將以往在箱體外部布置的潤滑管路改為在箱體內(nèi)部布置（圖4所示）。

潤滑系統(tǒng)一共有四個(gè)進(jìn)油口，如圖所示，分別位于齒輪箱前端和上方，進(jìn)油口安有管接頭與掘進(jìn)機(jī)上的稀油潤滑站連接，稀油潤滑站內(nèi)設(shè)潤滑油泵，排除的潤滑油壓力大約0.6MPa。箱體內(nèi)部油管根據(jù)內(nèi)部空間情況進(jìn)行折彎，將折彎后的油管用油路分配器相連接。潤滑主要分為軸承潤滑和齒輪副潤滑。

（1）軸承潤滑：在軸承座上方合適位置鉆孔并攻絲，把節(jié)流套擰在上面，潤滑油通過壓力流入，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軸承的潤滑。

（2）齒輪副潤滑：將管件布置在齒輪副嚙合處（齒輪副要向內(nèi)嚙合），然后在管路外徑上攻絲并擰上噴嘴，潤滑油通過噴嘴噴射到齒輪副上，從而進(jìn)行齒輪副潤滑。

箱體內(nèi)部的潤滑油通過兩側(cè)回油孔流回到主機(jī)內(nèi)部稀油潤滑站內(nèi)，回油管徑要適中，以便于潤滑油回流順暢。在不影響齒輪箱內(nèi)部空間布置以及沒有部件干涉的情況下，回油管路的通流截面可適當(dāng)大些。這樣整個(gè)齒輪箱與稀油潤滑站之間就形成了循環(huán)潤滑系統(tǒng)，保證了齒輪箱正常工作，確保了全斷面高效掘進(jìn)機(jī)有效作業(yè)。

此技術(shù)屬于潤滑油循環(huán)冷卻方法，通過循環(huán)的潤滑油、合理的潤滑點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)齒輪箱里的齒輪、軸承采用連續(xù)、大流量、循環(huán)油冷。其輸入端為冷卻油，將齒輪嚙合產(chǎn)生的熱量從輸出端帶出，將油溫降到規(guī)定溫度并回到稀油潤滑站，再經(jīng)過壓力泵增壓輸入到齒輪、軸承各潤滑點(diǎn)從而實(shí)現(xiàn)齒輪箱的循環(huán)冷卻，必須設(shè)計(jì)好油泵參數(shù)、合理選擇油站容量、從而確定齒輪箱的溫升控制。

2 齒輪箱密封防油及潤滑的其他注意事項(xiàng)

上述密封結(jié)構(gòu)和潤滑管路布置的設(shè)計(jì)，可以充分實(shí)現(xiàn)密封和潤滑的功效。但前提是要保證各相關(guān)件的加工精度，軸承，齒輪等潤滑點(diǎn)供油充分，各回油通道流暢，沒有淤塞。只有這樣，才能確保這套密封潤滑結(jié)構(gòu)百分之百的發(fā)揮作用。

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