輸送機減速器伸出軸密封滲漏的分析與應對

肖文遠，孫建榮，南朝云，白小邦，李 鵬

（神東煤炭集團洗選中心，陜西 神木 719315）

0 引言

刮板輸送機、帶式輸送機是選煤行業(yè)不可缺少的關鍵設備之一，減速器是輸送機的核心部件之一，其性能的好壞直接影響著設備的穩(wěn)定運行［1-3］。減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置，起匹配轉速和傳遞轉矩的作用。減速器同樣是一種相對精密的機械零部件，涉及煤炭、船舶、建材、水利、電力、冶金、有色、化石等行業(yè)，滲漏油成為一個突出問題。滲漏油造成的浪費油脂不僅增加生產成本、人力成本以及設備日常維護量，嚴重時還會造成減速器缺油、斷油，引起齒輪嚙合面磨損加劇，甚至造成減速器高溫、斷軸等現(xiàn)象的發(fā)生，并且對周圍環(huán)境造成污染、增大人工清潔力度［4-6］。當設備一直處于連續(xù)高位運轉狀態(tài)時，減速器滲漏現(xiàn)象也更加頻繁，嚴重困擾著設備的正常運轉［7］。

減速器常見故障有輸入輸出軸滲漏、密封損壞、緊固螺栓松動、潤滑油不清潔、齒輪油未在合理區(qū)間內、軸承溫升過高、軸承損壞、斷軸、運轉聲音異常、齒輪損壞、油流循環(huán)不暢通、潤滑油泵損壞等。通過3年多的設備檢修、日常維護保養(yǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，神東煤炭集團洗選中心刮板、帶式輸送機減速器伸出軸滲漏油檢修量占整體檢修的40%左右，嚴重影響生產的穩(wěn)定運行。

1 減速器伸出軸滲漏油原因分析

1.1 減速器伸出軸骨架油封損壞

更換、安裝骨架油封過程中，未在軸端鍵槽處采取相關包扎措施，導致油封唇部在安裝過程中被軸端鍵槽損失或割破，造成減速器伸出軸在運轉過程中出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生［8-11］。減速器伸出軸表面粗糙度大、不光滑，存在峰點、高點、銹蝕、腐蝕等情況，在更換、安裝密封過程中，骨架油封唇部容易被損傷或割劃，造成減速器在運轉過程中出現(xiàn)滲漏油等現(xiàn)象的發(fā)生。

熱裝聯(lián)軸器會燙傷骨架油封，導致油封提前變質或老化。在涉及減速器熱裝配聯(lián)軸器的日常檢修項目中，未能按照相關標準執(zhí)行或嚴格控制聯(lián)軸器加熱溫度，均會影響聯(lián)軸器側油封的使用壽命。在熱裝配聯(lián)軸器裝配完畢時，未及時采取相關措施為聯(lián)軸器降溫，均會不同程度在裝配靠近伸出軸骨架油封處加速骨架油封的老化，縮短密封的使用壽命，增大減速器滲漏油現(xiàn)象發(fā)生的可能性。

在更換減速器齒輪油過程中，未按照標準作業(yè)流程執(zhí)行，油液中混入鐵屑、硬顆粒等雜質，在減速器運轉過程中會造成伸出軸滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生。在減速器啟停過程中振動相對較大。隨著油壓的逐步增大和設備的不斷高速運轉，鐵屑、硬顆粒等雜質被沖擊、嵌入到油封唇部與傳動軸之間，夾雜在油封唇部與傳動軸之間的硬顆粒雜物會加劇破壞軸的精度。在伸出軸表面圓周方向形成凹槽，在骨架油封唇部造成破壞，造成滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生。

骨架油封自身質量存在問題。從某種意義上來說，密封材料存在一定的問題，起初密封效果良好，但是在使用短暫的時間后，隨著設備的運轉、溫度的升高、油壓的增大，密封便會變質或者唇口破損，形成一定的滲漏。此時便需要設備停止運轉進行更換密封，避免造成人、財?shù)睦速M。

1.2 減速器內外環(huán)境產生壓力差

原廠設計減速器通氣罩體積、通氣孔均較小，并且通氣管道安裝高度較低。在封閉的減速器內部，齒輪嚙合時摩擦會產生大量的熱量。根據(jù)玻義耳-馬略特定律，隨著減速器的持續(xù)運轉，減速器箱體內溫度逐步升高，箱體內的壓力會隨著溫度的升高而逐漸增大，研究發(fā)現(xiàn)，箱體內的壓力與溫度成線性變化關系；內外溫度差每升高10℃，箱體的內外壓力差增大1倍；減速器箱體內壓力隨著減速器的持續(xù)運轉，箱體內壓力越來越大，相應內外壓力差也越來越大，壓力增大的潤滑油四處飛濺，不斷噴灑在減速器箱體內壁，此時，在密封不嚴處，便會形成滲漏。減速器正常運行時，由于箱體油壓釋放速度慢，排放油氣會積壓并粘附在通氣罩上，久而久之，造成減速器呼吸帽堵塞。減速器停止運轉時，作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中的煤塵、顆粒物會通過通氣罩濾網粘附在濾網上面，造成通氣罩堵塞。在減速器日常運行過程中，隨著減速器內零部件運動摩擦發(fā)熱和生產現(xiàn)場溫度環(huán)境的影響，外加通氣罩堵塞的影響，減速器溫度急劇上升，內外壓力差越來越大，潤滑油在巨大壓力差作用下從骨架油封唇部擠出，造成滲漏現(xiàn)象。

1.3 輸入輸出軸密封唇部正常磨損

由于密封與伸出軸之間的過盈配合和相對運動，迫使密封與軸之間均存在不同程度的磨損，當磨損達到密封唇部與伸出軸之間的配合為間隙配合時，便形成滲漏。

1.4 伸出軸密封形式設計缺陷導致滲漏油

神東煤炭集團洗選中心在用的刮板、帶式輸送機所用減速器伸出軸密封形式很大一部分是如圖1所示的接觸式密封（骨架油封）與非接觸式密封（迷宮密封）相結合的方式?？梢钥闯?，軸承端蓋4與伸出軸1采用骨架油封進行密封，軸承端蓋通過螺紋聯(lián)結固定在減速器箱體上。迷宮端蓋與軸承端蓋采用迷宮密封方式，迷宮端蓋與伸出軸為間隙配合，迷宮端蓋通過緊定螺釘方式固定在伸出軸上面，并且隨著伸出軸一起旋轉。圖1所示的密封形式較簡單，未形成閉合的密封腔，在軸承端蓋骨架油封破損或磨損的情況下，減速器箱體內的齒輪油便會通過軸承端蓋油封唇部、迷宮端蓋與伸出軸之間的間隙滲漏到設備表面或作業(yè)場所，造成浪費油脂、增加設備檢修量和作業(yè)人員勞動強度、影響生產穩(wěn)定運行和安全環(huán)保健康問題。

圖1 伸出軸密封方式

2 減速器伸出軸滲漏油優(yōu)化

2.1 優(yōu)化安裝過程中的注意事項

在安裝骨架油封的過程中，需在伸出軸端鍵槽位置處按照螺旋方向纏繞上的玻璃膠帶，直至軸端鍵槽被玻璃膠帶全部纏繞住為止，以免油封唇部在安裝過程中被鍵槽割劃，造成伸出軸密封處滲漏，如圖2所示。

圖2 安裝骨架油封優(yōu)化方式

在更換、安裝密封過程中，需用砂紙或直磨機等工具將伸出軸打磨干凈、光滑，確保伸出軸表面無銹蝕、無峰點、無高點，然后在伸出軸表面涂抹一薄層潤滑脂，確保在安裝密封過程中，唇部與伸出軸表面形成油膜潤滑，既能起到防止油封唇部翻邊的作用，又可以利用流體動壓油膜的作用防止油封唇部燒灼、老化。

減速器伸出軸密封屬于動密封，因此對于密封的要求相對較高。為了降低或杜絕滲漏現(xiàn)象的發(fā)生，可以使用新型高分子復合密封材料，尤其是密封的唇部，這種密封抗溫、抗壓、抗變質能力較強，彈性能力好，永葆伸出軸與唇部形成過盈配合，可以大大降低滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 優(yōu)化減速器檢修標準作業(yè)流程

在聯(lián)軸器操平找正過程中，確保聯(lián)軸器對中良好，軸偏差、角偏差在標準值范圍內，以免因油封唇部對軸的壓緊力、磨損、發(fā)熱不均，造成油封唇部損壞，影響滲漏現(xiàn)象。另外，在熱裝配聯(lián)軸器過程中，應嚴格控制聯(lián)軸器加熱溫度以及聯(lián)軸器安裝到位時的及時冷卻措施，以免油封唇部加速變脆、老化，造成滲漏。

在更換減速器齒輪油時，將減速器箱內的油全部放完，確保新更換的齒輪油清潔，避免雜物混入。另外在注油過程中，嚴格按照游標尺規(guī)定的標準注油，不能過多或過少。

3 創(chuàng)新措施

3.1 創(chuàng)新呼吸帽結構形式

根據(jù)上述所述，減速器箱體內壓力大是減速器伸出軸滲漏的主要原因。隨著設備長時間、重負荷的不斷運行，減速器箱體內外的壓力差也越來越大，造成滲漏油的情況也越來越嚴重。所以降低減速器箱體內外的壓力差，可以有效防治伸出軸滲漏油的情況發(fā)生。

針對通氣罩易堵、造成減速器箱體內外壓力大的情況，在不改變原來通氣罩過濾等級的前提下，將減速器通氣罩更換為通氣量較大的通氣罩，增大通氣管的長度。自制通氣罩結構原理，如圖3所示。

圖3 自制通氣罩

自制通氣罩由呼吸帽底座、海綿、壓蓋、鍍鋅鋼管4部分組成。底座與壓蓋采用尼龍材質、抗生銹能力強、使用壽命長；采用螺紋聯(lián)接方式、便于及時清理、降低維護強度。在壓蓋表面圓周方向均勻分布2圈小孔，提高呼吸能力。過濾網采用海綿，價值低廉、過濾能力強。減速器與呼吸帽之間的聯(lián)接方式為螺紋聯(lián)接，拆卸方便、容易清理。聯(lián)接件采用鍍鋅鋼管，抗腐蝕能力強、使用壽命長。通過使用新型自制的通氣罩，減速器箱體內外壓力差縮小，基本控制在恒壓狀態(tài)，滲漏現(xiàn)象大大減少。經試用，選煤廠由原來滲漏量的30 kg減少為現(xiàn)在的5 kg，降低了83%，這樣既節(jié)約了成本，降低了檢修人員的勞動強度，同時也為環(huán)境保護、能源安全做出了貢獻。

3.2 改變伸出軸骨架油封的水平位置

針對密封唇部磨損導致伸出軸滲漏油這種情況，通過改變骨架油封密封唇部在伸出軸軸向方向的位置，避開伸出軸磨損部位、骨架油封密封唇部與伸出軸未磨損部位配合形成新的結合線，加以減速器箱體里的齒輪油對油封唇部施加一定的壓力，確保骨架油封與伸出軸重新形成過盈配合，杜絕滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。具體方案為：在減速器軸承端蓋骨架油封安裝位置底部纏繞鐵絲或鋼絲，移開原來油封與伸出軸的相對配合位置，重新建立新的配合位置，保障伸出軸與密封形成過盈配合，杜絕滲漏現(xiàn)象發(fā)生，油封更新安裝方式，如圖4所示。

圖4 油封更新安裝方式

3.3 創(chuàng)新伸出軸密封方式

與原伸出軸密封方式相比較，本次密封改進結合現(xiàn)場在用生產設備實際狀況和相關密封理論知識，在原本減速器密封結構設計的基礎上，去除一道迷宮密封，分別增加一道骨架密封和O型密封圈，改變起初減速器迷宮端蓋設計、安裝、固定方式，使得伸出軸密封形成雙重閉合密封腔，徹底杜絕滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生。具體方案為：去除設計中的迷宮密封，將其迷宮端蓋、軸承端蓋結合面車平，在結合面中間處增設一道O型密封圈；重新設計迷宮端蓋，在迷宮端蓋與伸出軸結合面處增設一道骨架油封，仍然沿用迷宮端蓋與伸出軸之間的間隙配合，同時改進迷宮端蓋的固定方式，由起初設計的通過緊定螺釘固定在伸出軸上這種方式改進為通過螺紋連接固定在軸承端蓋上，徹底改變起初設計的密封結構；通過3道密封，包括2道骨架油封、1道O型密封圈形成密封腔，徹底杜絕滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生。伸出軸更新密封方式，如圖5所示。

圖5 伸出軸更新密封方式

伸出軸密封方式的改進，即便軸承端蓋、迷宮端蓋其中任何一道密封發(fā)生損害或磨損，都不會造成滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生。有效制止了滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生，保障了設備的穩(wěn)定正常運行，同時降低了檢修人員的勞動強度和能源（油脂）的消耗，另外為環(huán)保事業(yè)也作出了突出貢獻。

4 結語

通過優(yōu)化骨架油封安裝過程中的注意事項、骨架油封的質量、伸出軸骨架油封的水平位置、規(guī)范減速器日常檢修標準作業(yè)流程、改變減速器呼吸帽結構形式、伸出軸密封方式等幾項措施，保障了神東煤炭集團洗選中心刮板、帶式輸送機某生產廠家生產的減速器的穩(wěn)定運行。同時通過以上各項改進措施的綜合應用，減速器伸出軸滲漏油狀況得到了很好的改善。