骨架油封早期失效漏油的分析與對治措施

摘 要：針對刮板輸送機減速器骨架油封發(fā)生漏油的問題，結合骨架油封密封原理，簡單分析漏油原因，然后對其安裝結構進行分析，并提出工藝改進措施，解決油封早期失效漏油問題，避免造成后期整機的嚴重損壞。

關鍵詞：骨架油封；唇口；漏油

1 概述

近幾年減速器骨架油封經(jīng)常發(fā)生失效漏油現(xiàn)象，既影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，又污染環(huán)境。如果不予重視，后期嚴重缺油會引起齒輪、軸承等關鍵零件損壞失效，進而造成整機報廢。

文章從油封密封機理入手，對油封漏油問題進行研究，提出應對措施以期提高使用壽命。

2 骨架油封密封機理

骨架油封一般由橡膠體、骨架和自緊彈簧組成，橡膠體上形成一個唇口，在自由狀態(tài)下唇口直徑要比軸徑小，與軸配合有一定的“過盈量”。因此當骨架油封裝到軸上就對軸產(chǎn)生一個徑向力，隨著使用的磨損，徑向力會逐漸減小，而自緊彈簧可以補償骨架油封對軸的徑向力。在徑向力的作用下軸上形成一個接觸環(huán)形帶，并且形成一層極薄的油膜，這層油膜既能防止油液的泄漏，還能保證唇口的散熱和潤滑，是骨架油封密封效果和使用壽命的關鍵。

3 漏油初步分析

骨架油封安裝在軸承蓋上與耐磨套相配合。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析早期漏油的原因，可以按照油封的結構進行分析，主要有唇口部位和骨架配合部位兩方面。根據(jù)油封密封機理可知，要避免油封唇口部位泄漏，首先要控制唇口油膜，而骨架配合部位則要控制好配合狀況。

3.1 唇口部位漏油分為以下幾個原因

（1）油封唇口橡膠材料劣質(zhì)，直接導致在早期發(fā)生泄漏。主要表現(xiàn)為隨溫升硬化甚至龜裂，儲存運輸中的潤滑油使唇口發(fā)生溶脹軟化，而唇口材料耐磨性能低下則會導致提前磨損。

（2）與唇口配合的耐磨套外圓質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響油封的使用效果。例如，耐磨套表面太粗糙導致配合面形成粗大的波紋接觸，隨著減速器內(nèi)壓增大勢必發(fā)生泄漏。另外如果耐磨套外圓直徑超差同樣會導致泄漏，如果直徑偏小，徑向力則變小，不能承受內(nèi)壓而發(fā)生泄漏。又或者直徑偏大，徑向力就變大，使唇口發(fā)生非正常滑動摩擦，致使早期失效而發(fā)生泄漏。

（3）其他方面如輸入端潤滑效果也很關鍵，如果潤滑油不能順暢進入油封安裝區(qū)域，就會使唇口在干燥狀態(tài)下高速滑動，產(chǎn)生異常磨損。相反，如果回油不暢，將導致油封不能夠承受大量的淤積潤滑油，壓力太大甚至超過了承壓極限，進而發(fā)生崩潰漏油現(xiàn)象。

3.2 對于骨架配合部位滲漏油，一般情況均是因為與骨架部位配合零件所引起

例如軸承蓋腔體內(nèi)徑偏小，即使勉強將油封裝入，卻使骨架變形發(fā)生漏油。軸承蓋腔體有堅固顆粒，油封安裝后骨架凸起變形，影響密封性能。腔體太粗糙，使骨架與腔體不能良好接觸，形成多個封閉的楔形空間甚至存在貫通內(nèi)外的通道，這樣隨著溫升內(nèi)壓增大，勢必發(fā)生漏油。

4 對治措施研究

根據(jù)初步分析，可以從油封選型、密封結構設計、零件加工和操作規(guī)范等幾個方面提出預防措施。

4.1 油封選型

根據(jù)油封在使用中的潤滑類型、工作承壓、線速度、工作溫度和化學物理環(huán)境因素等來選擇油封的類型和材料。由于煤礦機械外部工作環(huán)境充滿大量粉塵和顆粒污染等惡劣介質(zhì)，必須考慮帶有防塵唇口的骨架油封。通常油封工作時唇口溫度大致高于密封介質(zhì)溫度20～50℃，而減速器內(nèi)部油溫<90℃，因此唇口材料應選擇為丁晴橡膠（-40～125℃）、丙烯酸酯橡膠（-25～150℃）或氟橡膠（-20～250℃）。另外在選擇油封材料時還應考慮軸的旋轉(zhuǎn)線速度和耐壓極限，刮板輸送機減速器輸入端油封使用的線速度一般在6m/s～12m/s之間，工作壓力一般不超過0.05MPa，當工作介質(zhì)壓力超過這個值時應選用耐壓型油封。

4.2 密封結構設計

首先與油封相配合的耐磨套和軸承蓋所設計的直徑、粗糙度、硬度等要合理。根據(jù)標準，耐磨套外徑尺寸公差取h11，表面采用局部拋光和研磨工藝，粗糙度應達到Ra0.2～Ra0.63之間，配合部位硬度50～60HRC；軸承蓋腔體尺寸公差取h8，表面粗糙度Ra3.2。其次與密封相關的結構要合理，如輸入軸端的潤滑要保證，可以在輸入部位設立封閉油室，或者強制給予充足的潤滑；針對回油方式的設計，可以根據(jù)流量計算設置合適的回油孔和回油槽。

4.3 加工方法預防

不良的機械加工和制造缺陷嚴重影響裝配質(zhì)量，是輸入軸漏油不可忽視的隱患。所以耐磨套和軸承蓋的尺寸精度、公差、粗糙度、硬度等，要嚴格按照設計要求執(zhí)行。另外重點提出，對于耐磨套表面加工應采取“無軸向進給”精磨削，這樣不會產(chǎn)生軸向或斜紋路加工痕跡，否則在回轉(zhuǎn)時會形成螺旋泵作用，將油液向大氣側(cè)擠壓發(fā)生泄漏。如圖2所示。

4.4 操作規(guī)范指導

首先我們要著重提出一個很容易被忽視的影響因素，那就是清潔組裝。因為在組裝過程中，硬質(zhì)顆粒進入油封唇口區(qū)域，將隨設備運轉(zhuǎn)造成油封唇口的損壞。所以在組裝前做好零部件的清潔控制是預防油封泄漏的先決條件。

要知道安裝骨架油封的過程必須靠手工操作來完成，因為手工更加容易掌控安裝過程，及時發(fā)現(xiàn)組裝中出現(xiàn)的問題。但恰恰又是手工操作，具有人為的不確定性。如果組裝作用力不夠均勻，力度得不到合適的控制，甚至野蠻操作，極容易使油封在裝配過程中產(chǎn)生骨架變形、裝配不到位、安裝偏斜、唇口劃傷和彈簧脫落等缺陷。所以根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，制定出標準的操作規(guī)程來指導操作人員是重要的預防措施，具體控制點按照如下幾個步驟進行：（1）確保組裝前打開骨架油封包裝。（2）做好骨架、唇口、自緊彈簧等部位可能發(fā)生損傷和變形的檢查。（3）裝配用工藝裝備的好壞也是影響骨架油封裝配質(zhì)量的重要因素，使用可靠的專用工裝安裝油封，沿圓周方向力要均勻，防止啃咬膠圈。（4）唇口部位涂敷適量潤滑脂，防止瞬間啟動時唇口發(fā)生干磨損。（5）防止安裝油封時唇口劃傷，應借助引錐套在軸上與耐磨套平穩(wěn)對接。（6）保證油封唇口與軸同心，既防止彈簧脫落，又使唇口不易發(fā)生卷邊，否則唇口發(fā)生卷邊會把潤滑油從軸上排干。（7）保護耐磨套的表面質(zhì)量，嚴禁劃傷。（8）減速器內(nèi)部按照設計要求，添加合適的潤滑油，保證唇口部位潤滑良好。

5 結束語

近兩年來按照既定的措施加以預防控制，減速器輸入軸部位廠內(nèi)一次交檢漏油比率連續(xù)走低，到目前幾乎實現(xiàn)了“0”漏油率，取得突破性的進展。結果數(shù)據(jù)表明，按照分析研究、措施應對、實踐驗證三步走，可以有效地防止減速器骨架油封早期漏油。

參考文獻

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