王明山 耿旭輝

(中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院,四川江油 621703)

齒輪箱動(dòng)密封漏油問(wèn)題的解決

王明山 耿旭輝

(中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院,四川江油 621703)

齒輪箱在實(shí)際運(yùn)行中，動(dòng)密封處漏油嚴(yán)重，通過(guò)故障再現(xiàn)及原因分析，漏油是由于在動(dòng)密封處形成負(fù)壓，潤(rùn)滑油被從齒輪箱內(nèi)吸出，通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)，在動(dòng)密封處引入外界大氣壓，漏油問(wèn)題解決。

齒輪箱 漏油 動(dòng)密封

1 概況

試驗(yàn)設(shè)備的工作原理圖如圖1所示，電機(jī)帶動(dòng)齒輪箱增速，齒輪箱通過(guò)花鍵將扭矩傳遞給減振軸系并帶動(dòng)試驗(yàn)件旋轉(zhuǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。真空潤(rùn)滑油站對(duì)減振軸系進(jìn)行潤(rùn)滑，齒輪潤(rùn)滑油站對(duì)齒輪箱進(jìn)行潤(rùn)滑，真空泵對(duì)真空潤(rùn)滑油站、試驗(yàn)艙及減振軸系提供粗真空環(huán)境。

設(shè)備在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)艙內(nèi)集油，由于試驗(yàn)艙內(nèi)溫度最高可達(dá)500℃，試驗(yàn)艙集油對(duì)設(shè)備的安全造成了嚴(yán)重的影響。通過(guò)故障再現(xiàn)及排查，確認(rèn)試驗(yàn)艙集油是從齒輪箱高速輸出軸軸孔吸入試驗(yàn)艙。

圖1 設(shè)備工作原理

2 故障原因分析

齒輪箱的結(jié)構(gòu)如圖2所示，齒輪箱高速輸出軸為空心軸，上端通過(guò)花鍵與減振軸系的空心軸連接，下端通過(guò)四個(gè)銷子與傳感器軸連接，減振軸系空心軸直通試驗(yàn)艙。試驗(yàn)過(guò)程中，由于試驗(yàn)艙處于負(fù)壓，通過(guò)相互貫通的空心軸，在齒輪箱高速輸出軸下端處也形成真空，齒輪箱內(nèi)腔通過(guò)空氣濾清器與外界大氣壓相通，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪箱潤(rùn)滑油通過(guò)高速輸出軸甩油盤與擋油套之間的間隙被吸入高速軸下端，再通過(guò)各軸內(nèi)孔被吸入試驗(yàn)艙(如圖2左邊放大圖所示)。

圖2 齒輪箱結(jié)構(gòu)圖

3 解決方案及改進(jìn)措施

為了找到合理的解決方案，我們做了四次對(duì)比試驗(yàn)，主要內(nèi)容如下：

①在試驗(yàn)艙不抽取真空的情況下對(duì)齒輪箱供油，但齒輪箱不運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行30分鐘后試驗(yàn)艙內(nèi)無(wú)集油，說(shuō)明齒輪箱在常壓狀態(tài)下無(wú)漏油；②對(duì)試驗(yàn)艙抽真空，試驗(yàn)艙平衡壓強(qiáng)為1920Pa，對(duì)齒輪箱供油但不運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行30分鐘后試驗(yàn)艙內(nèi)有集油；③對(duì)試驗(yàn)艙抽真空，試驗(yàn)艙平衡壓強(qiáng)為1920Pa，對(duì)齒輪箱供油，開啟電機(jī)使齒輪箱高速輸出軸轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min，運(yùn)行30分鐘后試驗(yàn)艙內(nèi)有集油；④拆除齒輪箱下端傳感器軸安裝座，使高速輸出軸下端處于大氣壓狀態(tài)，開啟真空泵使試驗(yàn)艙形成真空，試驗(yàn)艙平衡壓強(qiáng)為2172Pa，對(duì)齒輪箱供油但不運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行30分鐘后試驗(yàn)艙內(nèi)無(wú)集油。

在一般情況下，隨著轉(zhuǎn)速的提高，旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)密封效果會(huì)越來(lái)越好，但通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以看出，在試驗(yàn)艙抽真空狀態(tài)下，提高齒輪箱高速輸出軸轉(zhuǎn)速，高速輸出軸下端甩油盤處的動(dòng)密封仍存在漏油，而在拆除齒輪箱下端傳感器軸安裝座，使高速輸出軸下端處于大氣壓狀態(tài)，甩油盤處的動(dòng)密封無(wú)漏油現(xiàn)象。

通過(guò)逆向思考，如若在設(shè)備抽真空狀態(tài)工作時(shí)，能夠使高速輸出軸下端的密閉腔室與外界大氣相通，破壞原腔室的真空環(huán)境，在此處形成大氣壓，漏油問(wèn)題就能得到解決。但這會(huì)增加試驗(yàn)艙的真空泄漏率，使試驗(yàn)艙的真空平衡壓強(qiáng)升高，通過(guò)查閱設(shè)備使用要求，試驗(yàn)艙的真空平衡壓強(qiáng)只要小于2500Pa就能滿足使用，而在拆除齒輪箱下端傳感器軸安裝座，使高速輸出軸下端處于大氣壓狀態(tài)時(shí)，試驗(yàn)艙的平衡壓強(qiáng)為2172Pa，小于設(shè)備要求的最大平衡壓強(qiáng)，說(shuō)明方案可行。

為此，我們對(duì)傳感器軸安裝座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，增加與外界連通的溝槽。通過(guò)測(cè)量計(jì)算，高速輸出軸通孔的截面積為50.24，即傳感器軸安裝座與外界連通的溝槽面積只需大于50.24即可滿足使用，改進(jìn)后的傳感器軸安裝座，其與外界相通的溝槽截面積為58。

4 改進(jìn)效果

傳感器軸安裝座改進(jìn)后，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)艙真空平衡壓強(qiáng)為2170Pa，運(yùn)行30分鐘后試驗(yàn)艙內(nèi)無(wú)集油，齒輪箱高速輸出軸甩油盤動(dòng)密封問(wèn)題得到圓滿的解決。