掘進機浮動油封可靠性分析

（北方重工集團煤礦機械分公司，遼寧 沈陽 110000）

掘進機浮動油封可靠性分析

馮 健 廉 浩

（北方重工集團煤礦機械分公司，遼寧 沈陽 110000）

針對我公司EBZ200型掘進機切割部的浮動油封漏油，進行了失效形式分析，提出了油封可靠性措施，該方法對于其他型號機型的結構密封具有同樣的借鑒意義。

掘進機；浮動油封；可靠性；措施

EBZ200掘進機是我公司重型全巖部分斷面掘進機，適用于煤巷、半煤巖巷、全巖巷道的掘進，在公路、鐵路、水力工程等其他類似的巷道也可使用。掘進機的工作環境十分惡劣，如果在掘進過程中產生密封失效等滲漏情況，更換及維修將變得非常困難，尤其浮動密封的失效，將引起軸，軸承及軸套，甚至其他部件的損壞，造成嚴重的后果。

1 浮動油封的結構特點及相關的失效形式

1.1 浮動密封的結構特點及原理

EBZ200型掘進機切割部密封采用了特瑞堡型號為DF5900的浮動密封。DF5900浮動密封的結構是由兩個相對獨立的金屬密封圈構成，兩個密封圈各自裝在單獨的腔室中，彈性體元件使密封件在各自的腔室中保持對中位置。工作的時候，靜環在腔室中靜止不動，動環相對于靜環配合端面旋轉，動、靜金屬環之間的相互接觸通過精密研磨的表面配合來實現密封。靜環裝在懸臂段的浮動密封架中，動環裝在切割頭中隨著切割頭旋轉，浮動環密封面的軸向壓緊力通過橡膠的壓縮變形來保持，安裝在浮動密封座溝槽間的橡膠圈起靜密封作用，軸承潤滑采用320機油自浸油潤滑。

1.2 浮動密封環的失效形式

密封端面只有通過適合、可靠的潤滑油膜，同時能夠將摩擦熱及時導出才能保證正常工作。要求使用中不泄漏或者泄漏很少，在軸和密封座不受磨損的情況下，泄漏量和摩擦消耗功率應分別為填料密封的1%和10-50‰。浮封環的損壞主要為破碎，其次還有燒壞和磨損。如果浮封環失去作用，大量粉塵會進入空腔，設備的運轉將會受到嚴重影響。

2 影響浮動油封的因素

2.1 潤滑條件產生的影響

按潤滑條件不同，潤滑通常分為干摩擦、邊界潤滑、半液態潤滑和完全液態潤滑。干摩擦時無油膜存，轉動時，動靜環之間摩擦面過熱，造成燒毀和泄漏。邊界潤滑時，摩擦端面微觀上凸起的地方有接觸磨損，，而凹處還存在著液體，摩擦表面會形成較差的油膜。半液體潤滑時，微觀上凹坑的地方會產生很薄的油膜，磨損量和發熱量都較小，因此油膜也會比較有張力，較好的防止了滲漏。完全液體潤滑時，由于動、靜環之間壓力不足，相對間隙變大，液膜增厚，幾乎不會產生磨損現象，但由于動、靜環之間的相對間隙過大，粉塵通過結合面進入，使泄漏加劇。

2.2 密封力產生的影響

運動環和靜止環的兩貼合面間能夠形成穩靠的潤滑油膜對于浮動密封正常工作起著至關重要的作用。兩貼合面之間的壓緊力對密封性能的好壞也有著重要的影響，這個力被稱作密封力，利用密封端面的接觸以及端面比壓可以求得密封力的大小。當密封力使接觸面之間形成邊界摩擦或者半流體摩擦狀態時最為理想，形成的油膜使端面之間的摩擦力大大減小，而且還使密封得到保證。如果密封力過于大會就會使端面之間的摩擦力變大，形成的油膜在高溫狀態下很快汽化，進而加快也加劇了端面間的磨損，直接導致密封失效。相反密封力太小時，油膜就很難建立起來，同樣會使密封失去應有的效果。

2.3 結合面磨損產生的影響

端面間的磨損通常可分為為摩擦磨損以及磨料磨損兩類情況。密封環之間的摩擦副是一種材質的兩個硬質材料之間建立起來的，截割部工作過程中會生成許多細小的顆粒粉塵，即使不可避免的顆粒粉塵會進入摩擦副，但也會被兩相對運動的接觸面磨細，密封不會失效。并且兩端面的銳邊，也使顆粒很難存在，摩擦副也很好的得到了保護。

2.4 浮動環及橡膠圈材質的影響

密封力的增大會使潤滑液油膜招到損壞，導致溫度升高；懸臂段內腔的高壓和工作時的沖擊會導致動靜環形變甚至開裂引起密封失效，因此浮動密封環的材料大都采用高硬度材料制成，如硬質合金、陶瓷等，但為了使使用性能更好對材料的韌性同樣有一定的要求。橡膠圈通過被壓縮彈性變形來達到密封效果，彈性變形力隨著壓縮量的增大而增大，摩擦副間的壓力過大會影響潤滑油膜厚度，使其變小，這樣就使密封面因缺少油液，潤滑不足，摩擦力變大，溫升過高導致摩擦副燒結導致報廢。另外橡膠圈彈性變形過大進而會加快塑性變形，引起橡膠材料加快老化，所以，密封圈的材質使用、彈性的均勻性保證、耐熱性的好壞，耐油性和耐老化性對密封有著至關重要的影響，現在一般采用的材料有丁晴橡膠、氫化丁晴橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。

3 浮動密封失效的應對措施

根據現場已經出現的浮動密封失效情況，可通過以下幾個方面來防治和改進：

（1）采用專業安裝工具進行安裝，在裝配的過程中，密封環須成套使用，嚴禁新舊密封環裝在一起使用，安裝之前應對硬質表面進行嚴格仔細檢查，檢查是否存在裂紋、啃傷、劃痕、劃傷等缺陷。

（2）使用正規廠家的潤滑油，盡量少采用乃至不用潤滑脂來潤滑，在工作過程中要時刻關注油位及時的補充油液。截割部抬頭工作時間過長時，要放下切割臂，這樣使切割頭軸承以及密封環都能得到有效潤滑。

（3）保證合理有效的密封力，保證座圈加工尺寸的準確性，一旦座孔過小，會使橡膠被鎖死，浮動性就會失去。

[1]欒文.采掘進機浮動油封可靠性分析[J].機電產品開發與創新，2006（04）.

[2]王新.密封密封在煤礦機械上的應用研究[C].2007年短臂機械化開采專業委員會學術研討會論文集，2007.

[3]徐灝.密封[M].北京：冶金工業出版社，1999.

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