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        齒輪減速機(jī)漏油形式及解決對(duì)策

        2014-07-01 23:36:56方法興
        機(jī)械工程師 2014年5期
        關(guān)鍵詞:密封蓋唇口油封

        方法興

        (杭州杰牌傳動(dòng)科技有限公司,杭州311223)

        齒輪減速機(jī)漏油形式及解決對(duì)策

        方法興

        (杭州杰牌傳動(dòng)科技有限公司,杭州311223)

        列舉了減速機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的各種漏油形式,對(duì)每種漏油的原因進(jìn)行了研究分析,并提出了改進(jìn)對(duì)策和解決方案,為今后解決減速機(jī)漏油問題提供參考。

        減速機(jī);油封;漏油

        0 引言

        在減速機(jī)使用過程中,漏油現(xiàn)象是一個(gè)普遍存在的問題,漏油對(duì)減速機(jī)的危害非常大。首先,漏油使減速機(jī)潤(rùn)滑油液面下降,造成齒輪嚙合面和軸承滾道磨損加劇,效率降低,溫度上升,導(dǎo)致減速機(jī)故障;其次,即使減速機(jī)暫不產(chǎn)生故障,漏油也造成潤(rùn)滑油浪費(fèi),環(huán)境污染。所以減速機(jī)漏油問題是生產(chǎn)企業(yè)需要重視與解決的課題。本文主要分析研究四大系列減速機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的幾種漏油現(xiàn)象,在工藝改進(jìn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面提出改進(jìn)對(duì)策和解決方案。

        1 原因分析

        四大系列減速機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的幾種漏油現(xiàn)象有:油封漏油、密封蓋彈出和通氣器漏油。

        出軸油封漏油的主要原因有:1)油封裝配工藝不當(dāng);2)軸的加工工藝不當(dāng);3)軸的硬度不足;4)軸的公差選取不當(dāng);5)異物進(jìn)入油封唇口。

        密封蓋彈出的主要原因有:1)減速機(jī)內(nèi)部壓力過大;2)密封蓋孔公差選取不當(dāng)。

        通氣器漏油的主要原因有:1)通氣器結(jié)構(gòu)不合理;2)通氣器位置選擇不當(dāng)。

        2 解決方案

        減速機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,安裝形式多樣,無特殊要求一般不采用干燥井、迷宮式等特種密封結(jié)構(gòu),所以杜絕漏油現(xiàn)象的主攻方向是改進(jìn)裝配工藝、加工工藝和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面,對(duì)此我公司多年來在這方面取得了優(yōu)異成果,總結(jié)如下。

        2.1 優(yōu)化油封裝配工藝

        當(dāng)喬十二郎第一次出現(xiàn)在焰火渠時(shí),老太醫(yī)一眼就看出,這孩子身上怨氣太重,內(nèi)心怨毒太深,照此下去,只怕難以保全。也許是出于對(duì)弱小者的同情,抑或出于同病相憐,在沒有任何人勸說,喬十二郎沒有求助他的前提下,洞明世事的老太醫(yī),自覺自愿站到喬十二郎陣營(yíng)。

        由油封裝配工藝不當(dāng)引起的漏油主要是:裝配時(shí)油封唇口破損、油封歪斜和運(yùn)行時(shí)唇口干摩擦。在裝配油封過程中,若采用簡(jiǎn)易的工裝,甚至不用工裝直接將油封裝入,油封唇口很容易受到損傷,在日后運(yùn)轉(zhuǎn)中損傷將逐漸擴(kuò)展,造成漏油;同時(shí),油封若安裝歪斜,油封唇口將無法正常工作,從而造成潤(rùn)滑油泄漏。我公司采用圖1方式裝配油封。

        圖1中,壓套3與固定套4為裝配工裝,固定套4頭部設(shè)計(jì)成合適的錐形,外表面粗糙度與油封檔相同或更低,油封在壓套3上滑動(dòng)時(shí)保護(hù)油封唇口,各摩擦面高頻淬火以提高耐磨性;壓套3與油封接觸部分設(shè)計(jì)成止口,止口直徑比油封外徑略小,止口高度為裝配后油封與箱體的距離。采用大倒角和護(hù)角設(shè)計(jì),以保護(hù)油封主副唇不受損傷。裝配時(shí),先將固定套4裝入空心軸5,并在固定套4外表面涂抹適量潤(rùn)滑脂;在待裝配油封的主唇口與副唇口形成的空間中涂抹適量潤(rùn)滑脂,可以對(duì)唇口起到潤(rùn)滑作用;再將油封通過固定套4輕輕地推到箱體孔附近,最后用壓套3將油封裝入。由于壓套3、固定套4和空心軸5有一定的配合關(guān)系,所以裝入的油封不會(huì)歪斜。而且采用這種工裝裝配的油封位置一致性非常好。

        2.2 軸的改進(jìn)

        由于軸的因素導(dǎo)致漏油原因主要是軸的加工工藝不當(dāng)、軸的硬度不足和軸的公差選取不當(dāng)。軸的加工工藝不當(dāng)主要表現(xiàn)在表面粗糙度不合理和加工方式不合理,表面粗糙度值太高,會(huì)造成油封唇口早期磨損;表面粗糙度值也不宜太低,否則容易滲油。一般油封檔表面粗糙度Rz= 0.8~2.5μm。軸的加工方式有精磨削、金剛砂紙磨光、車床上精加工、超精加工和滾光加工。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料記載,精磨削是最為合適的加工方法,磨削時(shí)砂輪必須徑向進(jìn)給,加工痕跡是不連續(xù)的,但對(duì)軸心線垂直,這種狀態(tài)對(duì)油封唇口的接觸部分最合適。軸與油封唇口接觸部分的硬度要求在50~60HRC之間,硬度太低,軸容易磨損;硬度太高,經(jīng)濟(jì)性差。軸的公差一般在d9~h9之間選取,公差太小,軸與油封唇口的壓力太小,容易造成滲漏;公差太大,軸與油封唇口的壓力就高,磨損也加劇,油封唇口溫度高,油封容易產(chǎn)生早期失效。

        圖1 油封裝配

        2.3 防止異物進(jìn)入油封唇口

        圖2

        圖2中,單唇油封5和7面對(duì)面安裝。蓋板4內(nèi)徑與軸6外徑之間保持小間隙,以阻止大顆粒雜物的進(jìn)入。定期從油杯1處注入的油脂可以潤(rùn)滑油封5的主唇口,同時(shí)阻止雜物從蓋板4內(nèi)孔與軸6之間進(jìn)入。

        圖3中,蓋板3內(nèi)孔與軸4之間的間隙很小,以阻止大顆粒雜物的進(jìn)入。油封5為雙唇油封,用于阻止從蓋板3與軸4之間進(jìn)入的雜物,油封7為單唇油封,兩油封間注入潤(rùn)滑脂以潤(rùn)滑油封唇口并阻隔雜物。

        圖3

        圖4為高速軸密封結(jié)構(gòu),齒輪4轉(zhuǎn)速在1 500 r/min以上,齒輪4甩出的潤(rùn)滑油溫度高并夾雜異物,以較大的壓力打擊在油封3的唇口,對(duì)油封唇口甚至軸上的油封檔損害很大。安裝甩油環(huán)2后,齒輪4甩出的潤(rùn)滑油不能直接打擊油封 3的唇口,消除了對(duì)油封唇口的損害。使用甩油環(huán)后,由于高速軸油封的失效不再出現(xiàn),印證了甩油環(huán) 2對(duì)油封 3的保護(hù)作用。

        圖2和圖3的結(jié)構(gòu)主要是阻止外來異物對(duì)油封唇口的損害,圖4是一種高速軸油封保護(hù)措施的結(jié)構(gòu),還有一種情況是在減速機(jī)的底部,容易聚集顆粒雜質(zhì)。這些異物一旦進(jìn)入油封唇口,就會(huì)加速油封唇口和軸的磨損,從而造成滲漏。對(duì)于減速機(jī)內(nèi)部的顆粒雜質(zhì),改進(jìn)設(shè)計(jì)是在油封周圍設(shè)置磁鋼,磁鋼固定在放油螺塞上以吸附減速機(jī)內(nèi)部的金屬雜質(zhì)。

        2.4 防止密封蓋彈出

        圖4

        密封蓋彈出的主要原因是減速機(jī)內(nèi)部壓力過大和密封蓋孔公差選取不當(dāng),密封蓋孔的公差按密封蓋廠家提出的范圍選取就能符合要求,按經(jīng)驗(yàn),選取H8比較合適。減速機(jī)內(nèi)部壓力是密封蓋彈出的最主要原因,這壓力主要是潤(rùn)滑油高度產(chǎn)生的壓力和減速機(jī)發(fā)熱,通氣器排氣不暢而產(chǎn)生的壓力。雖然通氣器排氣不暢的原因可由改進(jìn)通氣器結(jié)構(gòu)解決,但提高密封蓋抗彈出能力是解決密封蓋彈出的最有效方法。

        圖5是一種密封蓋防彈出結(jié)構(gòu),在箱體上加工如局部放大圖所示止脫槽,一般h值取0.3~0.7 mm,a值取1 mm左右。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,在直徑φ170 mm以下的該密封蓋能承受4個(gè)大氣壓以上的壓力,而無止脫槽的設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果是1.5個(gè)大氣壓下開始出現(xiàn)密封蓋彈出現(xiàn)象,2個(gè)大氣壓下有50%密封蓋彈出(試驗(yàn)密封蓋直徑φ80 mm,試驗(yàn)數(shù)量20套)。

        2.5 防止通氣器處漏油

        通氣器漏油的主要原因有通氣器結(jié)構(gòu)不合理和通氣器位置選擇不當(dāng),通氣器位置如果選擇不當(dāng),會(huì)在通氣器處持續(xù)不斷地產(chǎn)生滲漏油,如圖6。

        齒輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)甩出的潤(rùn)滑油直接到達(dá)通氣器位置,并形成一定的油壓,使通氣器產(chǎn)生滲漏。設(shè)計(jì)時(shí)通氣器應(yīng)避開這些位置,如果實(shí)在沒法避開,箱體設(shè)計(jì)時(shí)可在通氣器位置設(shè)置擋板結(jié)構(gòu)。

        四大系列減速機(jī)在出廠前已按標(biāo)準(zhǔn)加注潤(rùn)滑油,減速機(jī)在運(yùn)行時(shí),齒輪嚙合和軸承的摩擦等產(chǎn)生熱量,減速機(jī)內(nèi)部溫度將不斷升高,因減速機(jī)容積不變,空氣的膨脹將使減速機(jī)內(nèi)部壓力不斷上升,如通氣器不開啟,過大的內(nèi)部壓力,會(huì)使密封蓋防彈出及油封唇口外翻,導(dǎo)致漏油。減速機(jī)在運(yùn)行時(shí),內(nèi)部最好與外界隔絕以防水汽與粉塵進(jìn)入,破壞油封密封性能和齒輪嚙合性能。所以四大系列減速機(jī)要求通氣器在常態(tài)運(yùn)行時(shí)封閉和當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)開啟。

        在減速機(jī)行業(yè),通氣器的結(jié)構(gòu)非常多,常用通氣器如圖7~圖9。

        圖6

        圖7

        圖8

        圖9

        圖10

        圖7是一種常通式通氣器的代表,通氣孔有朝下的,也有在側(cè)邊的,還有迷宮式的。因?yàn)槭浅Mㄊ降?,所以不符合四大系列減速機(jī)對(duì)通氣器的要求;圖8的通氣器在運(yùn)輸時(shí)用閥芯堵塞,在使用時(shí)將閥芯拔出,成為通式通氣器,運(yùn)行時(shí)水汽、粉塵等容易進(jìn)入減速機(jī);圖9的通氣器在使用時(shí),減速機(jī)內(nèi)部需要一定的壓力才能開啟,這類通氣器基本符合要求,但在運(yùn)輸時(shí)密封不可靠。我公司通過多年的研究,開發(fā)出一款通氣器,如圖10。

        在防塵墊圈7與密封圈4的雙重密封作用下,在運(yùn)輸時(shí)潤(rùn)滑油不會(huì)泄漏;在減速機(jī)運(yùn)行時(shí),拔掉防塵墊圈7,在密封圈4的密封作用下,外面水汽、粉塵等異物不能進(jìn)入減速機(jī),當(dāng)減速機(jī)內(nèi)壓力大于彈簧2的壓力時(shí),閥芯3向上移動(dòng),氣流通道導(dǎo)通。由于減速機(jī)內(nèi)部壓力大,氣流向外沖,所以這時(shí)外面水汽、粉塵等異物不能進(jìn)入減速機(jī),當(dāng)減速機(jī)內(nèi)壓力小于設(shè)定值后,閥芯3向下移動(dòng),通氣器進(jìn)入密封狀態(tài)。

        3 結(jié)語

        杭州杰牌傳動(dòng)科技有限公司是以生產(chǎn)四大系列減速機(jī)為主業(yè)的減速機(jī)專業(yè)企業(yè),經(jīng)過數(shù)年的研究與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),成功地解決了減速機(jī)的可靠性問題,使國(guó)產(chǎn)減速機(jī)成功替代了進(jìn)口減速機(jī),為我國(guó)減速機(jī)行業(yè)做出了貢獻(xiàn)。

        (編輯啟 迪)

        TH 132.46

        B

        1002-2333(2014)05-0279-03

        方法興(1974—),男,工程師,從事四大系列減速機(jī)的研發(fā)、應(yīng)用工作。

        2014-01-22

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