JDM280全断面高效掘进机齿轮箱密封及润滑设计

李浩　苗闯

摘 要：随着煤炭资源需求的增加，掘进机的需求量很大。全断面高效掘进机是一种应用于煤矿巷道的高效掘进机，具有快速采掘，一次成型的特点。JDM280全断面高效掘进机齿轮箱是掘进机的核心部件，它主要负责传递扭矩并驱动掘进机刀盘进行掘进作业，对掘进机的性能起到了决定性的作用。

關键词：齿轮箱；掘进机；密封；润滑；优化设计

中图分类号：TD421 文献标志码：A

0 前言

JDM280全断面高效掘进机齿轮箱的使用性能要求高，技术难度大，加工制造精度要求也比较高，而且工况比较复杂，所以对箱体内部给与充分润滑是必不可少的。

1 主要研究内容

JDM280全断面高效掘进机齿轮箱作为主机的核心设备，起到传递扭矩的作用，所以必须满足主轴旋转速度、传动方向的要求（如图1、图2所示）。

1.1 轴端密封的改进方案设计

（1）毛毡圈密封：在壳体槽内填入毛毡圈，以堵塞泄露间隙，达到密封的目的。这种密封优点是成本低廉，缺点是毛毡圈磨损太快，所以要求轴的线速度不能过高。

（2）挤压密封：挤压型密封靠密封圈（O型密封圈或圆橡胶等）安装在槽内，预先被挤压产生压紧力，因此封闭密封间隙，从而达到密封的目的。

（3）涨圈密封：将带切口的弹性环放入沟槽内，由于涨圈自身的弹力，从而使其外圆紧紧贴在壳体上，涨圈外径与壳体之间无相对运动，在工作介质压力的作用下，涨圈的一端贴合在涨圈槽的一侧并产生两者之间的相对运动，通过液体压强进行堵漏，从而达到密封的效果，这种密封形式主要是用于液体介质密封（因为涨圈必须用液体润滑）。

经过以上分析，我公司针对JDM280全断面高效掘进机齿轮箱的轴端采用骨架油封密封+迷宫式密封+碳素纤维盘根三重密封的结构形式，并得到了良好的应用效果（图3所示）。

首先，箱体内部会有大量润滑油流向输入输出轴端的调心滚子轴承，并通过轴承流向外部，这就遇到了第一道密封：件2（骨架油封）油封的密封机理是：油封的唇口与轴或轴套接触面之间存在着一层很薄的粘附油膜。这层油膜的存在，一方面起到密封流体介质的作用，另一方面还可以起到唇口与轴之间的润滑作用，骨架油封属于接触型密封。其结构简单，安装位置小且紧凑，密封性能较好。

其次，由于掘进机采掘时会产生大量粉尘，所以需要防灰防尘，件1（密封盖）与件5（密封环）形成非接触式迷宫密封即第二道密封，密封通道各间隙值控制在0.20mm～0.30mm为宜。往件4（油杯）注入干油脂，这样在旋转件和固定件之间形成很小的曲折间隙，里面填满干油脂来实现密封。并且件1通过六角头螺栓固定在箱体上，件5用件6（紧定螺钉）固定在轴套上并随着输出轴旋转。

最后，在密封环外圆处设有件3（碳素纤维盘根），它的作用即可对内防油，又可对外防尘，效果颇佳，此乃第三道密封。

1.2 箱体内部润滑管路布置设计

JDM280全断面高效掘进机齿轮箱输入功率大，工作时内部齿轮以及轴承温度较高，需要大量润滑油进行冷却润滑。普通飞溅润滑显然无法满足要求，所以我们采用强制润滑方式进行润滑。但是由于受到外部结构尺寸限制，我们将以往在箱体外部布置的润滑管路改为在箱体内部布置（图4所示）。

润滑系统一共有四个进油口，如图所示，分别位于齿轮箱前端和上方，进油口安有管接头与掘进机上的稀油润滑站连接，稀油润滑站内设润滑油泵，排除的润滑油压力大约0.6MPa。箱体内部油管根据内部空间情况进行折弯，将折弯后的油管用油路分配器相连接。润滑主要分为轴承润滑和齿轮副润滑。

（1）轴承润滑：在轴承座上方合适位置钻孔并攻丝，把节流套拧在上面，润滑油通过压力流入，实现了对轴承的润滑。

（2）齿轮副润滑：将管件布置在齿轮副啮合处（齿轮副要向内啮合），然后在管路外径上攻丝并拧上喷嘴，润滑油通过喷嘴喷射到齿轮副上，从而进行齿轮副润滑。

箱体内部的润滑油通过两侧回油孔流回到主机内部稀油润滑站内，回油管径要适中，以便于润滑油回流顺畅。在不影响齿轮箱内部空间布置以及没有部件干涉的情况下，回油管路的通流截面可适当大些。这样整个齿轮箱与稀油润滑站之间就形成了循环润滑系统，保证了齿轮箱正常工作，确保了全断面高效掘进机有效作业。

此技术属于润滑油循环冷却方法，通过循环的润滑油、合理的润滑点设计对齿轮箱里的齿轮、轴承采用连续、大流量、循环油冷。其输入端为冷却油，将齿轮啮合产生的热量从输出端带出，将油温降到规定温度并回到稀油润滑站，再经过压力泵增压输入到齿轮、轴承各润滑点从而实现齿轮箱的循环冷却，必须设计好油泵参数、合理选择油站容量、从而确定齿轮箱的温升控制。

2 齿轮箱密封防油及润滑的其他注意事项

上述密封结构和润滑管路布置的设计，可以充分实现密封和润滑的功效。但前提是要保证各相关件的加工精度，轴承，齿轮等润滑点供油充分，各回油通道流畅，没有淤塞。只有这样，才能确保这套密封润滑结构百分之百的发挥作用。

参考文献

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