整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油的原因與解決方案

摘? 要：整體式減速器的主動軸轉速高且一半軸徑浸潤在潤滑油中，惡劣的工況對主動軸唇形密封圈構成了極大的密封壓力，經(jīng)常出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象，給油田客戶帶來了很大的經(jīng)濟損失，對環(huán)境造成了污染。在世界石油行業(yè)中，整體式減速器的使用量基本占到了一半的份額，如何解決整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油問題，有著很大的經(jīng)濟價值和社會價值。

關鍵詞：整體式減速器;主動軸;唇形密封圈;滲漏油;原因;解決方案

中圖分類號：TH4? ? 文獻標識碼：A

0 引言

整體式減速器的典型特點是：（1）減速器箱體采用整體式結構;（2）齒輪與軸承的潤滑采用油浴潤滑，為了確保齒輪與軸承得到充分潤滑，減速器箱體里加注的齒輪油油位不低于主動軸中心平面，主動軸唇形密封圈一半全浸在齒輪油中，詳見圖1整體式減速器齒輪潤滑油油位示意圖;（3）主動軸轉速高達1100轉/min，線速度達到;（4）整體式減速器在運行過程中，油池溫度和軸承溫度一般都在60℃左右。整體式減速器的高油位、高轉速和高溫工作環(huán)境決定了主動軸唇形密封圈的密封條件惡劣，密封壓力極大。

1 整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油現(xiàn)象

對于密封失效的整體式減速器，當主動軸以額定轉速1100轉/min運行10 min以上時，主動軸唇形密封圈副唇與主動軸結合面上會出現(xiàn)一個或多個氣泡，氣泡一般出現(xiàn)在唇形密封圈非浸油部分，當氣泡破裂后，齒輪油就開始從破裂的氣泡位置滲漏出來，滲漏出來的齒輪油聚集后成線狀流到地面上，對環(huán)境造成污染，詳見圖2整體式減速器主動軸漏油示意圖。

2 整體式減速器主動軸密封設計

整體式減速器主動軸密封設計主要涉及兩個方面的問題：一方面需要根據(jù)主動軸轉速、主動軸密封圈安裝位的硬度、齒輪潤滑油的品種、齒輪潤滑油的工作溫度、主動軸軸徑、軸承盒孔徑以及客戶要求的使用壽命來選擇唇形密封圈的類型、型號、材質(zhì)及密封圈生產(chǎn)商;另一方面需要根據(jù)密封圈生產(chǎn)商提供的唇形密封圈選型手冊來設計主動軸密封圈安裝位、軸承盒密封圈安裝位的尺寸及公差、形位公差、粗糙度以及安裝結構等。整體式減速器主動軸密封設計情況如下：

（1）唇形密封圈選擇。選用National公司生產(chǎn)的415379唇形密封圈，材質(zhì)為丁腈橡膠，適用溫度范圍為-40℃～107℃，使用壽命5～10年。

（2）密封結構與尺寸設計。密封結構與尺寸設計見圖3密封結構與尺寸設計示意圖所示。

3 整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油原因分析

唇形密封圈的密封機理是：唇形密封圈裝配到軸上后，在過盈量和彈簧的共同作用下，唇形密封圈的主唇在過盈量產(chǎn)生的徑向力作用下與軸接觸，主唇唇口產(chǎn)生輕微變形。當主動軸旋轉時，唇口變形位置很快就被磨成光滑平口，唇形密封圈唇口與主動軸之間的摩擦力會迅速下降一半左右。主唇平口與主動軸之間的間隙非常小，當潤滑油進入該間隙后，在潤滑油的表面張力作用下，主唇平口與主動軸之間會形成一層薄薄的油膜，油膜能防止?jié)櫥蛷拈g隙中通過，起到密封的作用。如果唇形密封圈主唇平口與主動軸之間的間隙過大，潤滑油的表面張力降低，油膜被破壞，唇形密封圈主唇與主動軸之間便會發(fā)生泄漏現(xiàn)象[1]。

為了解決整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油問題，從唇形密封圈的密封機理出發(fā)，對整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油的原因進行了綜合分析。按照表1所列項目進行了仔細檢查，找到了導致主動軸唇形密封圈滲漏油的主要原因。

表1中除第9項檢查主動軸密封位置是否存在車削螺紋線比較困難外，其余17項檢測項目都比較容易檢測，現(xiàn)將檢查主動軸密封位置是否存在車削螺紋線的方法作一個簡單介紹。

檢查主動軸密封位置是否存在車削螺紋線的方法如下：

第一步：將主動軸雙頂安裝到精度較高的數(shù)控車床上去，通過主動軸軸端的撥銷孔撥動主動軸旋轉;

第二步：校平主動軸，確保主動軸各臺階位置的全跳動不大于0.02 mm，確保主動軸水平;

第三步：在主動軸唇形密封圈安裝位涂抹輕質(zhì)機油進行潤滑;

第四步：在主動軸唇形密封圈安裝位的中間位置掛一根直徑為0.1 mm的釣魚線，釣魚線下端掛一砝碼，砝碼重量確定方法為：軸直徑≤100 mm時，砝碼重量為30 g;軸直徑>100 mm時，砝碼重量為50 g。砝碼安裝到釣魚線上后，自然下垂，應確保釣魚線在軸上形成的包角在180°～270°之間，并用2B鉛筆在主動軸上畫一根平行于軸線的直線，詳見圖4砝碼安裝示意圖所示。

第五步：數(shù)控車床驅(qū)動主動軸以20 r/min的轉速旋轉20轉，檢查鉛筆線是否有被擦掉的痕跡;然后仍以20 r/min的轉速向相反的方向旋轉20轉，再次檢查檢查鉛筆線是否有被擦掉的痕跡。

第六步：綜合評定。如果鉛筆線有被擦掉的痕跡，那么主動軸唇形密封圈安裝位在這個旋轉方向上就存在螺旋線，反之則沒有螺旋線。

從表1的檢查結果來看，整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油的主要原因在于唇形密封圈不清潔[2]、主動軸密封位置存在車削螺紋線、軸承盒與主動軸安裝不同心、唇形密封圈安裝方式不正確等[3]。

4 整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油問題解決方案

（1）用清潔的液壓油或煤油清洗唇形密封圈，特別是將彈簧安裝腔和唇口附近的雜質(zhì)清洗干凈，然后用空氣吹干唇形密封圈內(nèi)外表面，并將唇形密封圈放置到密閉的儲存盒內(nèi)待裝配。

（2）主動軸密封位置的車削螺紋線去除。1）校正主動軸;2）實測主動軸密封位直徑，密封位直徑實測值應至少比圖紙規(guī)定的公差下差大0.005mm;3）采用寬度為30 mm、粒度為500目的砂紙砂磨主動軸密封位，車床主軸轉速300r/min，砂磨去除量達到0.005mm或主動軸密封位直徑已達到圖紙規(guī)定的公差下差時停止砂磨;4）滾壓主動軸密封位，確保主動軸密封位的粗糙度在Ra0.2～Ra0.4范圍內(nèi)。

（3）軸承盒與主動軸安裝不同心問題的解決。1）實測左、右軸承盒與箱體左、右安裝孔的間隙大小;2）根據(jù)左、右側間隙大小，在軸承盒與箱體安裝孔之間填充一定的密封膠，確保左右軸承盒在箱體上安裝同心;3）檢查軸承盒與主動軸安裝的同軸度，控制在0.03 mm內(nèi)。

（4）唇形密封圈安裝方式的改進。1）將主動軸各倒角位置的毛刺去除干凈，將有鍵槽的軸端用泡沫包裹起來，避免毛刺、鍵槽損壞密封圈唇口;2）將主動軸唇形密封圈安裝位清洗干凈，并用壓縮空氣吹干凈;3）在主動軸唇形密封圈安裝位上涂抹機油或黃油;4）用手將唇形密封圈推到密封圈安裝位處，唇形密封圈外圓與軸承盒導向段配合，并基本對正;5）用工裝將唇形密封圈均勻地壓入軸承盒安裝位中，不能完全壓到位，當唇形密封圈外端面與軸承盒外端面有5 mm左右距離時，停止使用工裝壓入;6）手動使用工裝將唇形密封圈壓到位，避免因過度壓入，導致唇形密封圈變形、損壞。

5 結語

按照第4節(jié)所描述的解決方案實施，順利解決了14臺整體式減速器主動軸唇形密封圈滲漏油問題，密封可靠，無1臺出現(xiàn)滲油、漏油現(xiàn)象。

參考文獻

[1]田暉，李軍榮，孫淑娥.旋轉軸唇形密封圈滲漏油的原因及預防[J].現(xiàn)代零部件，2005（Z1）：40-42.

[2]馬圓霞.變速器油封漏油的原因及改進措施[J].機械管理開發(fā)，2020，35（6）：290-291.

[3]程紅勤.旋轉軸唇形密封圈安裝設計[J].合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2009，32（S1）：199-201.

收稿日期：2021-08-10

作者簡介：黃燦林（1977—），男，四川南充人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：抽油機、泥漿泵、油泥處理設備的設計與制造。