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骨架油封早期失效漏油的分析與對治措施

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2019-03-22 09:54:00
    近幾年減速器骨架油封經常發生失效漏油現象,既影響產品外觀質量,又污染環境。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。


    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。

  
    骨架油封安裝在軸承蓋上與耐磨套相配合。根據統計數據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。
    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,直接導致在早期發生泄漏。主要表現為隨溫升硬化甚至龜裂,儲存運輸中的潤滑油使唇口發生溶脹軟化,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量的優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,隨著減速器內壓增大勢必發生泄漏。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,不能承受內壓而發生泄漏。又或者直徑偏大,徑向力就變大,使唇口發生非正常滑動摩擦,致使早期失效而發生泄漏。
  (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域,就會使唇口在干燥狀態下高速滑動,產生異常磨損。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,進而發生崩潰漏油現象。
    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
例如軸承蓋腔體內徑偏小,即使勉強將油封裝入,卻使骨架變形發生漏油。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外的通道,這樣隨著溫升內壓增大,勢必發生漏油。

    根據初步分析,可以從油封選型、密封結構設計、零件加工和操作規范等幾個方面提出預防措施。
    1油封選型
根據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境充滿大量粉塵和顆粒污染等惡劣介質,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溫度20~50℃,而減速器內部油溫<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,當工作介質壓力超過這個值時應選用耐壓型油封。
    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,可以根據流量計算設置合適的回油孔和回油槽。
    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,這樣不會產生軸向或斜紋路加工痕跡,否則在回轉時會形成螺旋泵作用,將油液向大氣側擠壓發生泄漏。如圖2所示。

    4操作規范指導
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,硬質顆粒進入油封唇口區域,將隨設備運轉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,及時發現組裝中出現的問題。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。所以根據經驗數據,制定出標準的操作規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,又使唇口不易發生卷邊,否則唇口發生卷邊會把潤滑油從軸上排干。(7)保護耐磨套的表面質量,嚴禁劃傷。(8)減速器內部按照設計要求,添加合適的潤滑油,保證唇口部位潤滑良好。

    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一次交檢漏油比率連續走低,到目前幾乎實現了“0”漏油率,取得突破性的進展。結果數據表明,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。

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