煤矿刮板输送机用行星减速器输出端密封应用分析

陈云

（宁夏天地奔牛实业集团有限公司，银川750011）

0 引言

国内煤矿井下刮板输送机用行星齿轮减速器输出端旋转密封漏油现象比较普遍，已成为影响其使用的主要因素，各生产厂家都在积极探索，分析研究漏油的原因。

图1 锥形浮动密封

刮板输送机用行星齿轮减速器输出端密封形式主要采用浮动密封，选用浮动密封元件有锥形浮动密封和菱形浮动密封两种。锥形浮动密封是由两个外形相同的耐磨金属密封环和O型密封圈以及带有锥形支撑腔的零件组成，如图1所示，两金属密封环作相对运动时，相接触并带有油膜的端面形成密封面。O型密封圈在支撑件的锥形腔体内受压缩产生弹性变形，提供给两金属密封环端面所需轴向压力，同时摩擦传递金属密封环相对转动所需的扭矩，也起到与其相接触的金属密封环和腔体之间的静密封作用。菱形浮动密封是由两个外形相同的耐磨金属密封环和截面为近似菱形的橡胶圈及带有圆形阶梯支撑腔的零件组成（图2），密封原理与锥形浮动密封相同，也是由两金属密封环端面的动密封和与菱形橡胶圈的金属密封环及腔体之间的静密封两部分组成。

图2 锥形浮动密封

1 减速器浮动密封受力分析

1）锥形浮动密封件安装过程中，由于O型密封圈的外径大于锥形腔体的孔径，内径小于金属密封环的外径。安装时需借助专用工装，安装过程中O型密封圈是滚动进入腔体中，安装后金属密封环挤压O型密封圈变形后产生向心力和轴向反力，同时还受O型密封圈自身转动进入腔体形成的轴向反力。向心力支撑金属密封环，确保其与旋转轴同心；两个轴向反力最终决定了相对转动面所需的密封压力。理论上要求两支撑腔体端面距离为3±0.5 mm。根据实际安装测量，O型密封圈受压轴向总压缩量超过20 mm。因此根据锥形密封件的实际使用线速度，可以适当调整O型密封圈的压缩量，锥形浮动密封对轴向压缩量的变化不是特别敏感。

2）菱形浮动密封的密封圈外径与腔体孔径、内径和金属密封环的外径非常接近，不用工装，可以徒手安装，其安装的过程中菱形密封圈倾斜角度发生变化，金属密封环受到菱形密封圈自身变形产生的轴向反力，形成密封所需的压力。其外形结构决定了菱形浮动密封轴向压缩量比较小，根据测量总压缩量不超过12mm，相对转动面的密封压力对轴向位移的变化非常敏感。

2 减速器浮动密封失效分析

从目前刮板输送机用行星齿轮减速器输出密封漏油现象分析，失效原因主要有：1）密封件组装时两金属密封环端面与旋转中心的垂直度未达到安装要求（小于1mm），导致相对运动的密封接触面损毁造成漏油；2）由于减速器工作温度过高或O型密封圈本身质量问题等造成其老化，弹性降低，O型密封圈截面变形，弹力减小，导致两金属密封环作相对运动的端面压力减小后出现漏油；3）密封件自身质量不稳定造成的漏油；4）减速器润滑油中的杂质导致金属密封环接触端面损伤造成的漏油；5）浮动密封件金属密封环外侧堆积的杂质过多导致O型密封圈向腔体内部移动，造成两金属密封环作相对运动的端面压力减小后出现漏油；6）密封元件选用不合理导致减速器漏油。

菱形浮动密封失效除了上述原因以外，也可能与减速器输出轴的轴向窜动量较大有关。

3 对减速器输出端浮动密封的几点建议

1）选用浮动密封元件时要分析旋转轴的结构，确定轴的轴向窜动量，选用合适的密封件；2）控制密封支撑腔加工精度和形位公差以及粗糙度要求等；3）确定减速器的工作温度范围，确定密封胶圈的材料，适应减速器工作温度；4）在浮动密封元件的外侧设计迷宫和防尘元件，避免大颗粒杂质堆积在金属密封环外侧；5）严格按密封件的要求组装，检测密封端面的垂直度；6）使用过程中要定期检查齿轮油的清洁度。

［1］ 徐灏.机械设计手册：第4卷［M］．北京：机械工业出版社，1991.

［2］ JB/T8831-1999 工业齿轮润滑油选用方法［S］．北京：技术标准出版社，1999.

［3］《齿轮制造手册》编辑委员会．齿轮制造手册［M］．北京：机械工业出版社，1998.