齒輪箱密封的常見問題及解決方法

摘要：本文試論述齒輪箱密封失效的常見形式并對其失效原因進行分析，進而改善齒輪箱設計及工藝，以解決齒輪箱在使用過程中的密封失效問題。

關鍵詞：齒輪箱密封 機械密封 油封

1 機械密封常見問題解決

齒輪箱應用于工業中各個行業，是傳遞動力的最可靠方式，應用極廣。在齒輪箱的裝配和實際使用中，密封失效一直都是永恒的話題。本文就常見的油封密封和機械密封的失效問題進行分析并提出改進方案。

關于機械密封，主要要解決三個方面的問題：進油、擋油、回油。進油：進油量一定要控制，既要供油充足，又不能不加限制；擋油：擋油要可靠，又不能因甩油環過長而攪油；回油：回油一定要通暢，條件允許的情況下盡可能的開大。

從使用現場反饋的信息看機械式密封最常見的問題只要在設計時注意一點，密封結構更合理一點，多考慮一下可能影響密封效果的各種因素，密封失效的問題是可以解決的。

首先，談一談可能影響密封效果的因素。影響密封效果的因素主要有以下這些：

①回油孔太小，回油不暢；②潤滑油油量太多，回油不及；③甩油環直徑太大，攪油；④箱體回油不及，造成各透悶蓋回油落差小形成油壓；⑤在高速運轉的齒輪箱中透氣帽太小，箱體內油氣壓力太高。

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如上圖所示，經反復試驗發現甩油環直徑太大會出現攪油現象。雖然在理論上擋油的效果減弱，但當軸轉速較高時，攪油造成的危害遠比封油帶來的好處多得多。至于其它影響密封效果的因素可相應地加大總回油孔和加大透氣帽來解決。

2 油封密封常見問題解決

油封密封最常見的問題是漏油和發熱，漏油和發熱引起的油封失效問題是最讓人頭疼的問題。

油封由于其軸向尺寸小、裝配方便、價格便宜，在齒輪箱傳動中被廣泛地使用。油封密封有一定的使用前提，通常要求：軸徑線速度v≤12m/s（最高不超過20m/s）、環境溫度t≤150℃、內外壓差Δp≤0.2Mpa。

由唇部泄漏的主要原因：

①唇口處磨損過大。②唇口部硬化。③唇口部損傷。④唇口部翻轉。⑤唇口部偏磨損。⑥唇口部位軟化。⑦唇口部破損。⑧彈簧脫落。⑨油封變形。

造成原因有以下幾種可能：潤滑不足、有異物卡咬、有異常高溫、組裝不良、軸倒角不良、內壓大、軸表面粗糙度過大、安裝偏心大、傾斜安裝。

由透蓋與油封外徑配合部泄漏的主要原因：

①油封無異常。②油封傾斜。③油封變形。

造成原因：透蓋內表面損傷，有凹坑、透蓋內表面粗糙度大、透蓋內孔倒角不良、組裝夾具不適合。

對由唇部泄漏根據實際情況來說主要原因有：軸表面粗糙度過大、軸倒角不良、軸有方向性、組裝不良。其中組裝不良可以通過適當的工裝和正確的安裝步驟加以解決，軸倒角不良可以通過規范的設計加以解決，但對軸表面粗糙度過大、軸有方向性需要引起足夠的重視。現存問題是：油封處軸徑磨削無法做到無進給精磨，造成軸有方向性，同時加工的粗糙度過大，試車表現出的現象是軸徑處漏油、或是某一旋向漏油、軸徑發熱等，這是因為粗糙度過高損傷油封唇口，或是進給刀紋中的潤滑油在油封唇口的擠壓下擠出箱體。

要解決軸表面粗糙度過大、軸有方向性這兩個問題除了設計、工藝上嚴格要求外，加工制造更是應該嚴格按設計工藝圖紙要求進行。

油封的發熱問題與油封的漏油問題是密切相關的，發熱是前奏，漏油是最終的結果。

油封的發熱主要由磨擦發熱，影響的因素有油封的唇口壓力F、磨擦系數μ，軸徑線速度v，Q∝μ·F·v。針對油封發熱的原因，可以作出如下的判斷：油封處的溫升主要由油封本身的質量決定，同時與軸徑線速度、粗糙度、及油封潤滑有關。其中唇口壓力F由油封本身的特性決定，軸徑線速度v由傳動特性決定，基本沒有變化空間，只有磨擦系數μ有一定的變化空間，一方面與油封的材料特性有關，另一方面可以通過提高粗糙度等級和增加潤滑加以改善，減小磨擦系數μ。

要解決發熱問題，可以從以下幾方面著手：

①選用質量穩定的優質油封。

②選擇合適的油封材料，當軸徑線速度v<8m/s時選用NBR材料，當軸徑線速度v≥8m/s建議選用FKM材料（有些資料上可能選用FKM材料的線速度取得不一樣，但從裝配反映的情況看，軸徑線速度v≥8m/s發熱的可能性顯著增加，故此時最好選用FKM材料）。

③提高軸徑粗糙度等級，要保證≤0.8μmRa，最好≤0.63μmRa，這是解決發熱問題非常關鍵的措施。

④單油封安裝時唇口必須向有油側，透蓋開口方向最好也向有油側。

⑤雙油封密封時透蓋開口方向沒有限制，但兩油封均不要帶防塵唇，同時兩油封之間須加內支撐環，一方面起支撐作用，另一方面起儲藏潤滑脂的作用。（見下圖）

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值得注意的方面：

①溫度高時松油封內的彈簧。

油封內的彈簧如同調心軸承的徑向游隙，是油封可靠工作的必要保證，隨意調整將影響油封的密封效果。

②溫度高時磨軸徑。

與油封配合的軸徑一般用h9公差，軸徑超差或許試車時可以解決軸徑溫度高的問題，但卻有漏油的危險。

③軸徑溫度過高。

一般來說，NBR的油封軸徑溫度不要超過80℃，FKM的油封軸徑溫度不要超過100℃，油封溫度過高將會加速油封的老化，造成油封失效漏油。

3 結論

機械密封要保證有足夠的回油空間、足夠的回油孔徑、足夠小的回油壓力問題就可以迎刃而解。要解決油封密封漏油、軸徑發熱問題主要要注意以下幾個方面：避免使用油封，特別是高速軸處，規范設計、工藝，正確的安裝步驟，采用質量穩定的優質油封，選擇正確的油封材料，提高軸徑粗糙度等級，油封處軸徑磨削采用無進給精磨。

參考文獻：

[1]李力，賀紅勛.高速齒輪箱潤滑與密封[J].鄭州紡織工學院機械系.

[2]鄭正強.齒輪箱唇型密封裝置的應用[J].現代冶金，2010年4月.

[3]周平.高速列車驅動齒輪箱密封系統分析[J].機車車輛工藝，2005（01）.