一種齒輪箱組合密封裝置

陳剛，侯高強

（1.太原重工股份有限公司齒輪傳動分公司，山西太原 030024；2.杭州中亞機械股份有限公司，浙江杭州 310011）

一種齒輪箱組合密封裝置

陳剛1，侯高強2

（1.太原重工股份有限公司齒輪傳動分公司，山西太原 030024；2.杭州中亞機械股份有限公司，浙江杭州 310011）

詳細介紹了太重設計的一種齒輪箱組合密封裝置。此裝置在機械迷宮式密封裝置的基礎上增設了骨架油封式密封裝置，既能確保齒輪箱在運轉時無漏油，又能靠骨架油封橡膠的彈力和附加的環(huán)形螺旋彈簧的扣緊作用防止空氣中的水分、粉料顆粒進入齒輪箱破壞油質(zhì)，防止齒輪箱停止運轉時漏油；該裝置在軸承前面安裝了擋油盤，當齒輪箱輸入軸高速運行時，能夠阻擋住潤滑油向外飛濺及擴散，減少漏油現(xiàn)象的發(fā)生。

齒輪箱 迷宮式密封裝置 骨架油封式密封 漏油 輸入軸

流體密封技術對提高機器效率、節(jié)省能耗、節(jié)約原材料、提高機器工作的可靠性、保護環(huán)境以及開發(fā)新能源等都發(fā)揮著重要的作用。隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，在航空航天、冶金礦山、石油化工等領域，都對齒輪箱密封結構的可靠性提出了非常高的要求。

目前，傳統(tǒng)的齒輪箱輸入軸密封方式多為單一機械式迷宮密封式、骨架油封式或O形橡膠圈式等結構，雖然結構簡單，但是因為橡膠易老化，橡膠油封對線速度有要求，機械式迷宮密封又要求溝槽、回油孔保持暢通，且對轉速有一定要求，所以這些結構的密封使用壽命短。在正常運轉狀態(tài)下，外界物料顆粒受離心力的影響很難進入密封室，但在開停車時其離心力場減弱或消失，而粉料靜壓仍存在，使得部分粉料顆粒進入密封室，對油品及軸承構成威脅，因此機械式迷宮密封式、骨架油封式或O形橡膠圈式等結構，各有各的局限性，使用一段時間后密封失效，出現(xiàn)潤滑油泄漏等現(xiàn)象，漏油嚴重時會引起齒輪箱少油、斷油，影響齒輪、軸承的潤滑效果，使得各運動副之間的摩擦加劇，進而發(fā)生咬焊或剝離，導致設備損壞，嚴重影響齒輪箱的正常使用及周圍工作環(huán)境，影響設備的整體使用壽命，嚴重的漏油將使齒輪箱無法正常工作。特別是使用期間的維護、保養(yǎng)費用很大，而且使用一段時間后，還會重復出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，這也是一直以來國內(nèi)外針對減速器輸入軸、輸出軸要解決的一大難題。

1 新型齒輪箱組合密封裝置

1.1 結構描述

為克服上述傳統(tǒng)密封方式存在的密封性能差和容易磨損失效的問題，我們設計了一種齒輪箱輸入軸組合密封裝置：采用一種橡膠骨架油封與機械式迷宮密封兩者相結合的組合密封結構，該結構具有制造工藝性好、密封可靠、安裝方便、使用壽命長等多個優(yōu)點。

圖1為齒輪箱輸入軸組合密封裝置的設計簡圖和局部放大圖，主要由油封、軸套、齒輪箱透蓋、擋油盤、O形密封圈構成，該結構裝置在齒輪箱輸入軸、軸承套杯和齒輪箱軸承座之間。

該裝置中，在齒輪箱輸入軸的軸承前面設計有擋油盤，這樣，在輸入軸高速運行時，由于軸承前面安裝有擋油盤，能夠阻擋住潤滑油向外擴散飛濺；在軸套和齒輪箱透蓋上的凹型槽交接，構成了迷宮式密封，確保齒輪箱在運轉時無漏油；該齒輪箱輸入軸組合密封裝置位于齒輪箱輸入軸和齒輪箱軸承座之間，擋油盤作為第一道密封，阻擋住潤滑油向外擴散；軸套和齒輪箱透蓋上的凹型槽交接，構成了迷宮式密封；齒輪箱透蓋內(nèi)孔與軸套回轉配合，在配合面上設計有骨架油封，骨架油封靠橡膠的彈力和附加的環(huán)形螺旋彈簧的扣緊作用而緊套在軸套上起密封作用，既可以防止空氣中的水分、粉體進入齒輪箱，又可以防止齒輪箱停止運轉時漏油；齒輪箱透蓋、軸承套杯處在齒輪箱軸承座上，它們之間為靜配合，在配合面上設計有O形密封圈，減少了泄露的幾率；在軸承套杯、齒輪箱軸承座上設計有潤滑油回油孔與溝槽，保證回油暢通。

圖1 齒輪箱輸入軸組合密封裝置

1.2 實例應用

內(nèi)蒙古呼和浩特熱電廠20 W機組立式磨煤機原有驅動齒輪箱存在一些問題，即在生產(chǎn)過程中輸入軸處漏油嚴重，維護保養(yǎng)費用高，現(xiàn)場環(huán)境差，不能滿足生產(chǎn)需要，因此在2010年該單位委托太原重工齒輪傳動分公司（全文簡稱太重）重新設計生產(chǎn)一臺立磨齒輪箱作為備件。該立磨齒輪箱參數(shù)為：磨煤機功率285 kW；輸入速度990 r/min；輸出速度28.43 r/min；速比34.82。

合同中用戶要求太重嚴格按照呼和浩特熱電廠提供的參數(shù)和外形圖進行設計和制造，同時要求太重根據(jù)呼和浩特熱電廠現(xiàn)場使用情況，在考慮有足夠的安全系數(shù)的前提下，對原有不合理結構進行相應改進，確保設備能夠滿足電廠生產(chǎn)需求。

通過現(xiàn)場工作人員介紹及對用戶對齒輪箱的現(xiàn)場使用情況考察發(fā)現(xiàn)，該齒輪箱在使用過程中存在有嚴重的漏油現(xiàn)象，主要出現(xiàn)在齒輪箱輸入軸部位（如圖2所示）。

圖2 呼和浩特熱電廠20 W機組立式磨煤機現(xiàn)場使用

通過對該齒輪箱輸入軸處密封結構分析，發(fā)現(xiàn)漏油的原因是現(xiàn)場齒輪箱的結構設計不合理：在箱體上沒有設計回油槽，潤滑油就會積聚在軸封、端蓋、結合面等地方，在壓力差作用下，潤滑油從縫隙處漏出；軸封結構設計不合理，采用了單一的骨架油封結構，由于無法實現(xiàn)回油，使油封老化磨損，出現(xiàn)了嚴重漏油的現(xiàn)象。原因找到了，太重在備件齒輪箱設計時，在輸入軸處采用了前文所闡述的新型組合密封裝置，重新制造齒輪箱備件。在交付使用后，用戶反應良好，未發(fā)現(xiàn)有任何漏油現(xiàn)象，得到用戶的認可。2012年用戶再次與太重簽訂了一臺齒輪箱備件合同。

2 結語

減速器是所有機械的心臟，凡是在減速器的輸入、輸出軸漏油的機械均需應用密封裝置。本文提出的密封裝置是一種只要按時維護保養(yǎng)，即可徹底根除其漏油現(xiàn)象的較佳方案。特別是對于大、中型減速器，無論是從經(jīng)濟效益方面還是從勞動強度以及維護保養(yǎng)等多方面來講，其優(yōu)點更為顯著、效果更為突出，實用性極強。

（編輯：胡玉香）

A Gear Box Combined Sealing Device

CHEN Gang1,HOU Gaoqiang2
（1.Gear Transmission Branch of Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024;2.Hangzhou Zhongya Machinery Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang 310011）

This paper introduces a kind of gear box combined sealing device,which is designed in Taiyuan Heavy Industry company.This device is based on mechanical labyrinth sealing device and additionally installs the skeleton oil seal device,which can ensure no oil leakage in operation of the gear box.Also it can depend on the elastic force of skeleton oil seal rubber and fastening function of additional circular spiral spring to prevent the moisture in the air and powder particles into the gear box to damage oil,preventing oil leakage when gear box stops operate.The oil baffle is installed in front of the bearing of the device.When the input shaft of gear box runs at high speed,it can stop the oil splashing and spreading,reducing the occurrence of oil leakage phenomenon.

gear box,labyrinth seal device,skeleton oil seal,oil leakage,input shaft

TH136

A

1672-1152（2016）06-0057-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.21

2016-10-31

陳剛（1969—），男，工程師，長期從事機械設計工作。