輸送機減速器伸出軸密封滲漏油問題的探討

張 瑞， 宇廣鑫

（潞安集團王莊煤礦， 山西 長治 046031）

引言

減速器封裝在剛性殼體內(nèi)，并由齒輪傳動、蝸桿傳動以及相應(yīng)的齒輪一蝸桿傳動等構(gòu)成，可以起到原動件與工作機之間的減速。減速器屬于精密儀器的范疇，其應(yīng)用行業(yè)主要包括煤炭、船舶、建材、電力、冶金、有色等，主要出現(xiàn)的問題是滲漏油。滲漏油往往引發(fā)油脂的浪費，其不僅會造成生產(chǎn)成本的增加、設(shè)備維護次數(shù)的增加等，而且會引發(fā)減速器缺油，以及給齒輪嚙合面帶來嚴(yán)重的磨損，與此同時給周圍的環(huán)境帶來污染等。假如設(shè)備處于連續(xù)的高溫運轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么容易造成加速漏油現(xiàn)象的發(fā)生，從而給設(shè)備的運行帶來嚴(yán)重的影響。

1 減速器伸出軸滲漏油原因

1.1 減速器伸出軸骨架油封損壞

通常安裝骨架油封的過程中，工作人員并沒有在相應(yīng)的軸端鍵槽位置采取措施，在安裝油封唇位置時，被軸端鍵槽損失，這樣使得減速器伸出軸處于工作狀態(tài)時，出現(xiàn)滲漏油。由于減速器伸出軸表面存在如下幾個方面的缺陷：粗糙度大、不光滑、容易發(fā)生點蝕、發(fā)生腐蝕等現(xiàn)象。在安裝密封時，往往容易在骨架油封唇位置出現(xiàn)劃傷等缺陷，從而導(dǎo)致減速器在工作狀態(tài)下出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象。由于熱裝聯(lián)軸器會對骨架油封帶來燙傷，最終導(dǎo)致油封老化。在對熱裝聯(lián)軸器進行檢修的過程中，并沒有依據(jù)聯(lián)軸器操作的相關(guān)規(guī)定，對聯(lián)軸器的溫度進行控制，從而減少聯(lián)軸器側(cè)油的使用時間。當(dāng)已經(jīng)實現(xiàn)熱裝配時，工作人員沒有對其進行降溫，從而在一定程度上增加了加速器骨架油封的老化程度，最終也降低了油封的使用壽命，增加了減速器滲油的概率。該更換減速器齒輪時，相關(guān)工作人員并未嚴(yán)格依據(jù)操作流程開展工作，這樣會引起一些鐵屑落入油液中，因此減速器在運行的過程中出現(xiàn)伸縮軸滲油。當(dāng)油壓逐漸加大以及相應(yīng)的設(shè)備處于較高的轉(zhuǎn)速下，這些雜質(zhì)將會嚴(yán)重沖擊傳動軸以及油封唇部，最終降低軸的精確度，致使伸出軸表面出現(xiàn)凹槽，增加滲油的風(fēng)險[1]。

此外，骨架油封自身也存在質(zhì)量問題，主要是由于在生產(chǎn)骨架油封時，選取的材質(zhì)問題，產(chǎn)品使用之初未出現(xiàn)質(zhì)量問題，但是在應(yīng)用一段時間之后，卻因為設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度、所處的溫度以及油壓問題，致使骨架油封出現(xiàn)變質(zhì)等問題，最終形成滲油。因此需要及時進行更換，從而能夠有效地減少經(jīng)濟損失。

1.2 減速器內(nèi)外環(huán)境溫差大

依據(jù)義耳- 馬略特定律進行分析可以發(fā)現(xiàn)，減速器在工作的過程中，減速箱溫度將會逐漸升高，致使箱內(nèi)壓強急速升高。通過研究發(fā)現(xiàn)，箱體內(nèi)的溫度和壓力之間呈現(xiàn)線性關(guān)系。當(dāng)箱體內(nèi)外溫差達到10 ℃時，箱體內(nèi)的壓強增加1 倍。隨著減速器的繼續(xù)運行，減速器箱體內(nèi)部的壓力將會逐漸增加，相應(yīng)的壓力差也會逐漸增加，這時導(dǎo)致潤滑油飛濺，在減速器箱體內(nèi)部擴散，假如箱體密封不嚴(yán)，往往會形成滲漏。

1.3 輸入以及相應(yīng)的輸出軸密封唇部出現(xiàn)正常磨損

在實施裝配的過程中，由于軸承和密封唇部設(shè)置有過盈配合，將導(dǎo)致兩者之間出現(xiàn)一定的磨損。經(jīng)過一定的時間磨合，最終出現(xiàn)間隙配合，從而出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

1.4 由伸出軸密封設(shè)計形成缺陷

王莊煤礦各個采煤機構(gòu)選用的減速器伸出軸密封如圖1 所示，主要劃分為如下兩種：接觸式密封、非接觸式密封。通過分析圖可以發(fā)現(xiàn)，軸承端蓋以及相應(yīng)的伸出軸主要是用骨架油封的形式進行密封，與此同時將其借助螺栓安裝在減速器箱體上。對于軸承端蓋與對應(yīng)的迷宮端蓋而言，可以選用迷宮密封的形式實現(xiàn)密封，迷宮端蓋和軸承之間采用間隙配合，并將迷宮端蓋使用螺釘固定在軸承上面，當(dāng)處于工作狀態(tài)時，其能夠和伸出軸一起轉(zhuǎn)動。分析圖1發(fā)現(xiàn)，其密封相對簡單，由此可以看出并未形成密封腔。當(dāng)軸承端蓋位置的骨架油封出現(xiàn)磨損，那么減速器箱體中儲存的齒輪油往往有如下幾種方式出現(xiàn)泄漏：第一，軸承端蓋油封唇部；第二，迷宮端蓋與伸出軸，從而導(dǎo)致油脂浪費。

圖1 伸出軸密封方式

2 減速器伸出軸的優(yōu)化

2.1 安裝更換密封的優(yōu)化

安裝骨架油封的過程中，依據(jù)螺旋方向在伸出軸端鍵槽處纏繞膠帶，一直到軸端鍵槽都被膠帶纏住，這樣可以保障油封唇部不被劃傷，最終防止在伸出軸密封位置出現(xiàn)滲漏，如圖2 所示。

圖2 安裝骨架油封優(yōu)化方式

在更換以及安裝密封時，必須借助砂紙等將伸出軸打磨干凈，以有效地保證伸出軸表面不存在銹蝕以及高點等，接著在伸出軸表面涂抹一定的潤滑油，這樣可以防止油封唇部出現(xiàn)翻邊。

通常情況下，減速器伸出軸所使用的密封形式為動密封，其密封程度較高。為了更好地優(yōu)化滲油現(xiàn)象，從而選取高分子復(fù)合材料，尤其是對于密封唇部而言，其必須具有較高的物理特性，諸如：抗溫、抗壓、抗變質(zhì)能力較強等，能夠使得軸與唇部保持過盈配合，極大地減少滲油現(xiàn)象。

2.2 減速器檢修標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)步驟的優(yōu)化

在對聯(lián)軸器進行校正時，一定保證軸偏差以及角偏差能夠處于設(shè)定范圍內(nèi)，這樣能夠保證油封唇部給軸提供合適的壓緊力，防止出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。與此同時，熱裝配聯(lián)軸器時，必須保證聯(lián)軸器所處的溫度以及冷卻時間，這樣能夠有效地保證油封唇部不會出現(xiàn)變脆以及老化等現(xiàn)象。在對減速器齒輪油進行更換時，必須將油箱內(nèi)的油全部放出，這樣能夠保證齒輪油的清潔。與此同時必須按照標(biāo)準(zhǔn)加油。

3 實施創(chuàng)新措施

3.1 設(shè)計呼吸帽結(jié)構(gòu)

依據(jù)以上描述可以發(fā)現(xiàn)，減速線內(nèi)外具有較大的壓力差，其是誘發(fā)滲油的主要因子。由于減速器長時間處于高負荷運轉(zhuǎn)，使得減速器箱體內(nèi)部的壓力逐漸增加，這樣導(dǎo)致滲漏油越來越嚴(yán)重。因此，有效地降低減速器箱體內(nèi)外壓力差，極大地避免了軸滲漏油[2]。

由于通氣罩相對容易出現(xiàn)堵塞以及內(nèi)外減速箱內(nèi)外壓力較大，當(dāng)不改變罩過濾等級的情況下，可以把罩改成通氣量相對較大的通氣罩，這樣能夠有效地增加通氣管的長度，設(shè)計如圖3 所示。

圖3 自制通氣罩

自制通風(fēng)罩主要由如下四個單元構(gòu)成：第一，呼吸帽底座；第二，海綿；第三，壓蓋；第四，鍍鋅鋼管。底座以及壓盤都選用具有抗銹能力與使用壽命長的尼龍材料。固定選用螺紋連接，這樣便于清理，能夠有效地降低工作強度。壓蓋表面四周均勻地分布2圈小孔，這樣能夠有效的提高呼吸能力。通常情況下，過濾網(wǎng)可以使用海綿，其能夠節(jié)省不必要的經(jīng)濟開支，并且過濾能力良好。通常，將減速器和呼吸帽的連接方式設(shè)置為：螺紋連接，這樣不僅便于拆卸，而且便于清理。而相應(yīng)的連接件通常選用鍍鋅鋼管，其不僅具有較強的抗腐蝕能力，而且具有較長的使用年限。筆者設(shè)計的通氣罩不僅能減少減速器內(nèi)外壓力差，而且可以控制恒壓裝置，從而能夠有效地避免滲漏現(xiàn)象。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，選煤廠滲油量減少了5 kg，這樣不僅能夠有效地降低陳本，而且可以減少維修人員的勞動強度。

3.2 改變伸出軸骨架油封的水平位置

鑒于伸出軸滲漏油的主要原因來源于密封唇部磨損，可以改變骨架油封密封唇所處位置的伸出軸方向，這樣能夠有效地減少因軸磨損以及相應(yīng)的骨架油封密封唇部以及相應(yīng)的伸出軸之間形成過盈配合。以下是相應(yīng)的配合方式：可以在減速器軸承端蓋骨架油封位置低部纏繞鋼絲，這樣可以拉動原油封伸出軸之間的位置，從而可以使得伸出軸和密封之間形成過盈配合，能夠有效地防止出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象。如圖4 所示。

圖4 油封更新安裝方式

3.3 優(yōu)化伸出軸密封方式

基于原伸出軸密封與理論的基礎(chǔ)上進行改進，首先增加了一道骨架密封結(jié)構(gòu)，對迷宮端蓋進行優(yōu)化設(shè)計，并去除一道迷宮密封，這樣可以使得密封軸成為雙重閉合的密封腔，從而能夠有效地避免出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。通常采用如下方式：第一，去除一道迷宮密封，這樣能夠使得迷宮端蓋以及相應(yīng)的軸承端蓋進行有效的結(jié)合，與此同時在結(jié)合面中設(shè)計一個U形密封圈。第二，對迷宮端蓋進行優(yōu)化設(shè)計，一般在其與伸出軸結(jié)合面位置增加一個骨架油封，并使得兩者之間采用間隙配合。與此同時采用螺紋連接將迷宮端蓋固定在伸出軸上，第三，為了防止?jié)B漏油的發(fā)生。本次設(shè)計采用三道密封：2 道骨架油封、1 道U形密封圈所構(gòu)成的密封腔，如圖5 所示。

圖5 伸出軸更新密封方式

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，改進伸出軸的密封之后，不論其中任何一個磨損都不會引發(fā)滲漏油。因此能夠有效地防止?jié)B漏油，這樣能夠有效地保證設(shè)備的穩(wěn)定性，與此同時能夠有效地降低維修人員的勞動強度，也為環(huán)保事業(yè)作出應(yīng)有的貢獻，避免給公司造成不必要的經(jīng)濟損失等[3]。

4 結(jié)語

骨架油封設(shè)計安裝優(yōu)化主要包括骨架油封的質(zhì)量的保證、對日常維修流程進行標(biāo)準(zhǔn)化處理、伸出軸骨架油封的水平位置的改變、伸出軸密封方式的優(yōu)化四個環(huán)節(jié)，將優(yōu)化措施在潞安集團王莊煤礦刮板輸送機減速器上，能夠有效地改善減速器伸出軸滲漏現(xiàn)象。