混凝土搅拌机行星减速机轴端漏油分析

2020-06-15张增辉李玉良

建筑机械化 2020年5期

王松，张增辉，李玉良，林琪

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏徐州 221004）

混凝土搅拌机用行星减速机作为传动系统的核心零部件，其可靠性直接影响着搅拌机的正常运行。根据目前市场反馈，减速机故障较频繁，主要表现为输入端漏油。本文从输入端的结构及力学分析出发，结合实际故障特征，分析了影响轴端密封的各种因素，并提出相应的改进措施。

1 结构特征

搅拌机用行星减速机的结构(图1)。输入端主要由小伞齿轴、锥轴承、轴套、垫片、止动垫圈、圆螺母、套筒、密封圈、端盖、法兰等组成。小伞齿轴依靠两锥轴承定位，圆螺母压紧锥轴承，垫片用于调节锥轴承的预紧力。运行时，V 带驱动大带轮转动，大带轮驱动法兰转动，法兰依靠平键驱动小伞齿轴转动。两密封圈用于防止齿轮油的泄漏。

2 漏油分析及改进措施

因密封完全依靠两密封圈，故一旦漏油，则说明密封圈损坏，影响密封圈密封性能的因素主要有装配工艺、磨损、径向载荷、小伞齿轴松动等。

2.1 装配工艺

密封圈装配时要求必须对正，不得歪斜，以免降低密封性能。实际装配中通常依靠压板加锤击的方式装配，因密封圈端面无定位面，故很难保证密封圈在装配中完全对正，这在一定程度上降低了密封圈的密封性能。

图1 减速机结构

改进措施：制作密封圈端面定位工装，如图2 所示，当密封圈压至定位板端面，即保证密封圈对正，该方法简单可靠，易于实现。

图2 密封圈装配工装

2.2 铁屑磨损

减速机首次使用在约100h 即需更换齿轮油，但多数客户并未严格执行，这使得齿轮油中混入大量的铁屑（因初期齿轮跑合产生）。这些铁屑积聚至密封面处，加剧密封圈的磨损，造成早期漏油故障。

改进措施：要求客户必须定期更换齿轮油，并对减速机内部作定期清洗，以保证良好的润滑工况。

2.3 径向载荷

减速机大带轮受力状况如图3 所示，大带轮受V 带的拉力F1、F2。F1、F2为带轮提供转矩的同时，其合力对带轮产生一个较大的径向力，该合力作用在减速机小伞齿轴上。

图3 大带轮受力

通过监测，获得工作时电机电流变化曲线（图4）。通过计算可获得工作时负载产生的径向力曲线（图5），最大值约2 500N，均值约1 500N。根据带轮传递扭矩主要依靠V 带与带轮的摩擦力，故V 带需具备一定的涨紧力，经计算可得涨紧力约为5 200N，因此工作时减速机小伞齿轴在径向上将受到负载径向力与V 带涨紧力的合力（图6），可以看出此时的径向力远大于负载径向力。因径向力过大，使得小伞齿轴处轴承的摩擦力较大。同时因小伞齿轴转速较高，使得轴承处大量放热，导致齿轮油润滑性能下降，密封圈性能下降，磨损加剧，降低寿命。经监测，减速机运转时小伞齿轴处的温度高达70℃，这是造成早期漏油的主要原因。

改进措施：因小伞齿轴处的温度主要取决于转速与径向载荷，又因搅拌转速为定值，故本文着重从降低径向载荷出发，将V 带传动更换为同步带传动。同步带传动主要依靠带齿传递扭矩，无须较大的预紧力。经计算，换成同步带后带的涨紧力约1 800N，远小于采用V 带时的5 200N。图7 为使用同步带与V 带时小伞齿轴的径向力曲线图。经监测，使用同步带后减速机小伞齿轴处的温度约55℃，有效提升了密封性能。

2.4 小伞齿轴松动

图4 电机电流变化曲线

图5 负载径向力变化曲线

图6 小伞齿轴径向力变化曲线

由图1 可知，小伞齿轴依靠圆螺母压紧锥轴承实现轴向定位。但在实际使用中，因减速机频繁启停，且负载不断变化，使得小伞齿轴受交变载荷作用，并伴有冲击载荷。这导致圆螺母处的止动垫圈变形脱离键槽，圆螺母松动，使得小伞齿轴轴向定位失效，并在带轮径向力作用下摇摆晃动，造成小伞齿轴与密封圈不同轴，产生漏油故障。图8 为故障后拆下的变形的止动垫圈。