混凝土搅拌机轴端漏浆分析与改进

王松，孙家宏，林琪，李玉良

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221004）

0 引言

混凝土搅拌机作为搅拌站的核心部件，其运行的可靠性关系到整个搅拌站的正常生产。一旦发生故障，将给客户带来巨大损失。而轴端漏浆作为影响搅拌机可靠性的主要故障之一，一直受到各界学者的关注。本文以某品牌搅拌机为例，从制造、装配环节对轴端漏浆产生的原因进行了分析，并提出相应的改进措施，以提高轴端密封的可靠性及使用寿命。

1 轴端密封原理

如图1所示为某品牌搅拌机轴端密封结构。内迷宫环、内座腔固定在搅拌轴上，随搅拌轴转动；外迷宫环、外座腔固定在壳体上；座腔内放置一对浮动环，左侧浮动环在 O 形圈摩擦力作用下随内座腔一起转动，右侧浮动环跟随外座腔静止不动，两浮动环相对旋转。

该密封结构由三道密封组成：第一道为油脂密封，通过向迷宫环与浮动环之间的小间隙腔体内持续注入黄油，使油脂充满整个腔体以阻隔混凝土的进入；第二道为浮动环密封，通过 O 形圈压紧两个经过配对研磨的浮动环，两环端面紧密贴合形成密封面，进而阻止混凝土的进入；第三道为骨架油封密封，主要防止浮动环内腔的黄油泄漏，保证浮动环密封面得到充分润滑，起降温减磨作用。

图1 轴端密封结构

2 轴端漏浆分析

因第一道密封并非封闭腔体，油脂与混凝土之间无法形成绝对隔离界面，而是混合在一起流至浮动环处，故第一道密封仅起到缓冲作用。第二道密封依靠紧密贴合的浮动环形成绝对隔离，是轴端密封的主密封。故本文重点分析影响浮动环密封性能的各项因素。

2.1 端面比压

端面比压即为两浮动环中间接触面的压力，其直接决定了浮动环的密封性能。压力由两侧的 O 形圈提供，而压力的大小由内、外座腔的相对轴向尺寸决定。

经分析，影响内、外座腔相对轴向尺寸的因素主要有搅拌轴的轴向尺寸精度、壳体端板间轴向尺寸精度以及轴套轴向尺寸精度等。因搅拌轴与壳体均较长，受机床加工能力与精度的限制，其轴向尺寸偏差较大，通过尺寸链计算，内、外座腔装配到位后轴向相对尺寸偏差约±1.5mm。而内、外座腔间的相对轴向尺寸偏差标准在±0.5mm 以内，故已严重超标。导致两浮动环的端面比压不符要求，进而影响浮动环的密封性能。

改进措施：单纯依靠提高机加尺寸精度较困难，可通过在装配环节控制，消除尺寸链偏差。如图2所示，优化外座腔装配方式，外座腔与壳体端板间留有调节间隙。当内、外座腔外部间距 t 调至设计尺寸时（t 可用量具测得），浮动环间的端面比压即符合标准，密封性能得到保证。

图2 改进后轴端密封结构

2.2 浮动环定位精度

浮动环在安装中需保证 O 形圈不得扭曲或脱落，且浮动环需对中且不得歪斜。

通过对实际安装过程跟踪发现，工人通常采用螺丝刀将 O 形圈与浮动环撬入座腔内。这使得 O 形圈产生一定的扭曲，且在座腔内深浅不一致。同时通过测量浮动环周圈端面至座腔端面距离发现周圈距离不一致，最大相差1.5mm，表明浮动环相对座腔已歪斜。这将导致两浮动环端面无法完全对正，且周圈预紧力不一致，进而影响密封性能。

改进措施：制作如图3所示工装，安装时先将 O形圈、浮动环与座腔对正，然后利用工装均匀下压即可。经试验证明，该方法操作简单，且能有效保证 O形圈与浮动环在座腔中的定位精度。

图3 工装

2.3 O 形圈性能

浮动环的预紧力来源于 O 形圈的压变形，因此O 形圈的各项性能参数至关重要。经查询相关标准，O形圈需满足：（1）常温下，硬度为60±5（邵氏 A度），拉伸强度不小于11MPa，扯断伸长率不小于300%。（2）120℃ 条件下，经过70小时压缩永久变形率应不大于20%，硬度变化应不大于0～+6（邵氏A 度）。通过对失效浮封检测，部分 O 形圈拆掉后仍处于变形状态，没有及时回弹，说明 O 形圈已失去弹性，导致浮动环预紧力降低，进而影响密封性能。

改进措施：使用符合标准的 O 形圈，装配前对其性能参数进行检测。

2.4 注油方式

从图1可以看出，在浮动环与骨架密封圈之间有注油口，为确保浮动环有足够油脂润滑，通常采用气动注油枪注油，一直加注到从骨架密封圈处有油脂溢出为止。骨架密封圈的密封压力约0.05MPa，理论上该压力不会造成 O 形圈的变形，但因采用气动注油枪，供油速度较快，当油脂从骨架密封圈出溢出时，内部压力已远高于0.05MPa，这将造成 O 形圈移位变形，进而影响预紧力，造成密封失效。

改进措施：在浮动环与骨架密封圈之间开设一泄油口，注油时打开泄油口，当油脂从泄油口流出后注油完毕，再将泄油口堵上即可。

3 总结

经分析，影响该品牌搅拌机轴端密封性能的因素主要有：（1）端面比压不达标；（2）浮动环定位精度较差；（3）O 形圈性能不达标；（4）注油方式不合理。其相应的改进措施分别是：（1）通过装配测量方法消除尺寸链偏差；（2）利用专用工装保证浮动环定位精度；（3）使用符合标准的 O 形圈；（4）开设泄油口消除高压变形。

经验证，改进后轴端密封的可靠性得到显著提升，轴端漏浆故障率明显降低，使产品在提升质量的同时，为客户的利益提供保障。