掘进机浮动油封可靠性分析

2014-12-25

中国新技术新产品 2014年2期

关键词：橡胶圈密封环油封

（北方重工集团煤矿机械分公司，辽宁沈阳 110000）

掘进机浮动油封可靠性分析

冯健廉浩

（北方重工集团煤矿机械分公司，辽宁沈阳 110000）

针对我公司EBZ200型掘进机切割部的浮动油封漏油，进行了失效形式分析，提出了油封可靠性措施，该方法对于其他型号机型的结构密封具有同样的借鉴意义。

掘进机；浮动油封；可靠性；措施

EBZ200掘进机是我公司重型全岩部分断面掘进机，适用于煤巷、半煤岩巷、全岩巷道的掘进，在公路、铁路、水力工程等其他类似的巷道也可使用。掘进机的工作环境十分恶劣，如果在掘进过程中产生密封失效等渗漏情况，更换及维修将变得非常困难，尤其浮动密封的失效，将引起轴，轴承及轴套，甚至其他部件的损坏，造成严重的后果。

1 浮动油封的结构特点及相关的失效形式

1.1 浮动密封的结构特点及原理

EBZ200型掘进机切割部密封采用了特瑞堡型号为DF5900的浮动密封。DF5900浮动密封的结构是由两个相对独立的金属密封圈构成，两个密封圈各自装在单独的腔室中，弹性体元件使密封件在各自的腔室中保持对中位置。工作的时候，静环在腔室中静止不动，动环相对于静环配合端面旋转，动、静金属环之间的相互接触通过精密研磨的表面配合来实现密封。静环装在悬臂段的浮动密封架中，动环装在切割头中随着切割头旋转，浮动环密封面的轴向压紧力通过橡胶的压缩变形来保持，安装在浮动密封座沟槽间的橡胶圈起静密封作用，轴承润滑采用320机油自浸油润滑。

1.2 浮动密封环的失效形式

密封端面只有通过适合、可靠的润滑油膜，同时能够将摩擦热及时导出才能保证正常工作。要求使用中不泄漏或者泄漏很少，在轴和密封座不受磨损的情况下，泄漏量和摩擦消耗功率应分别为填料密封的1%和10-50‰。浮封环的损坏主要为破碎，其次还有烧坏和磨损。如果浮封环失去作用，大量粉尘会进入空腔，设备的运转将会受到严重影响。

2 影响浮动油封的因素

2.1 润滑条件产生的影响

按润滑条件不同，润滑通常分为干摩擦、边界润滑、半液态润滑和完全液态润滑。干摩擦时无油膜存，转动时，动静环之间摩擦面过热，造成烧毁和泄漏。边界润滑时，摩擦端面微观上凸起的地方有接触磨损，，而凹处还存在着液体，摩擦表面会形成较差的油膜。半液体润滑时，微观上凹坑的地方会产生很薄的油膜，磨损量和发热量都较小，因此油膜也会比较有张力，较好的防止了渗漏。完全液体润滑时，由于动、静环之间压力不足，相对间隙变大，液膜增厚，几乎不会产生磨损现象，但由于动、静环之间的相对间隙过大，粉尘通过结合面进入，使泄漏加剧。

2.2 密封力产生的影响

运动环和静止环的两贴合面间能够形成稳靠的润滑油膜对于浮动密封正常工作起着至关重要的作用。两贴合面之间的压紧力对密封性能的好坏也有着重要的影响，这个力被称作密封力，利用密封端面的接触以及端面比压可以求得密封力的大小。当密封力使接触面之间形成边界摩擦或者半流体摩擦状态时最为理想，形成的油膜使端面之间的摩擦力大大减小，而且还使密封得到保证。如果密封力过于大会就会使端面之间的摩擦力变大，形成的油膜在高温状态下很快汽化，进而加快也加剧了端面间的磨损，直接导致密封失效。相反密封力太小时，油膜就很难建立起来，同样会使密封失去应有的效果。

2.3 结合面磨损产生的影响

端面间的磨损通常可分为为摩擦磨损以及磨料磨损两类情况。密封环之间的摩擦副是一种材质的两个硬质材料之间建立起来的，截割部工作过程中会生成许多细小的颗粒粉尘，即使不可避免的颗粒粉尘会进入摩擦副，但也会被两相对运动的接触面磨细，密封不会失效。并且两端面的锐边，也使颗粒很难存在，摩擦副也很好的得到了保护。

2.4 浮动环及橡胶圈材质的影响

密封力的增大会使润滑液油膜招到损坏，导致温度升高；悬臂段内腔的高压和工作时的冲击会导致动静环形变甚至开裂引起密封失效，因此浮动密封环的材料大都采用高硬度材料制成，如硬质合金、陶瓷等，但为了使使用性能更好对材料的韧性同样有一定的要求。橡胶圈通过被压缩弹性变形来达到密封效果，弹性变形力随着压缩量的增大而增大，摩擦副间的压力过大会影响润滑油膜厚度，使其变小，这样就使密封面因缺少油液，润滑不足，摩擦力变大，温升过高导致摩擦副烧结导致报废。另外橡胶圈弹性变形过大进而会加快塑性变形，引起橡胶材料加快老化，所以，密封圈的材质使用、弹性的均匀性保证、耐热性的好坏，耐油性和耐老化性对密封有着至关重要的影响，现在一般采用的材料有丁晴橡胶、氢化丁晴橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。