JDM280全斷面高效掘進機齒輪箱密封及潤滑設計

李浩　苗闖

摘 要：隨著煤炭資源需求的增加，掘進機的需求量很大。全斷面高效掘進機是一種應用于煤礦巷道的高效掘進機，具有快速采掘，一次成型的特點。JDM280全斷面高效掘進機齒輪箱是掘進機的核心部件，它主要負責傳遞扭矩并驅動掘進機刀盤進行掘進作業，對掘進機的性能起到了決定性的作用。

關鍵詞：齒輪箱；掘進機；密封；潤滑；優化設計

中圖分類號：TD421 文獻標志碼：A

0 前言

JDM280全斷面高效掘進機齒輪箱的使用性能要求高，技術難度大，加工制造精度要求也比較高，而且工況比較復雜，所以對箱體內部給與充分潤滑是必不可少的。

1 主要研究內容

JDM280全斷面高效掘進機齒輪箱作為主機的核心設備，起到傳遞扭矩的作用，所以必須滿足主軸旋轉速度、傳動方向的要求（如圖1、圖2所示）。

1.1 軸端密封的改進方案設計

（1）毛氈圈密封：在殼體槽內填入毛氈圈，以堵塞泄露間隙，達到密封的目的。這種密封優點是成本低廉，缺點是毛氈圈磨損太快，所以要求軸的線速度不能過高。

（2）擠壓密封：擠壓型密封靠密封圈（O型密封圈或圓橡膠等）安裝在槽內，預先被擠壓產生壓緊力，因此封閉密封間隙，從而達到密封的目的。

（3）漲圈密封：將帶切口的彈性環放入溝槽內，由于漲圈自身的彈力，從而使其外圓緊緊貼在殼體上，漲圈外徑與殼體之間無相對運動，在工作介質壓力的作用下，漲圈的一端貼合在漲圈槽的一側并產生兩者之間的相對運動，通過液體壓強進行堵漏，從而達到密封的效果，這種密封形式主要是用于液體介質密封（因為漲圈必須用液體潤滑）。

經過以上分析，我公司針對JDM280全斷面高效掘進機齒輪箱的軸端采用骨架油封密封+迷宮式密封+碳素纖維盤根三重密封的結構形式，并得到了良好的應用效果（圖3所示）。

首先，箱體內部會有大量潤滑油流向輸入輸出軸端的調心滾子軸承，并通過軸承流向外部，這就遇到了第一道密封：件2（骨架油封）油封的密封機理是：油封的唇口與軸或軸套接觸面之間存在著一層很薄的粘附油膜。這層油膜的存在，一方面起到密封流體介質的作用，另一方面還可以起到唇口與軸之間的潤滑作用，骨架油封屬于接觸型密封。其結構簡單，安裝位置小且緊湊，密封性能較好。

其次，由于掘進機采掘時會產生大量粉塵，所以需要防灰防塵，件1（密封蓋）與件5（密封環）形成非接觸式迷宮密封即第二道密封，密封通道各間隙值控制在0.20mm～0.30mm為宜。往件4（油杯）注入干油脂，這樣在旋轉件和固定件之間形成很小的曲折間隙，里面填滿干油脂來實現密封。并且件1通過六角頭螺栓固定在箱體上，件5用件6（緊定螺釘）固定在軸套上并隨著輸出軸旋轉。

最后，在密封環外圓處設有件3（碳素纖維盤根），它的作用即可對內防油，又可對外防塵，效果頗佳，此乃第三道密封。

1.2 箱體內部潤滑管路布置設計

JDM280全斷面高效掘進機齒輪箱輸入功率大，工作時內部齒輪以及軸承溫度較高，需要大量潤滑油進行冷卻潤滑。普通飛濺潤滑顯然無法滿足要求，所以我們采用強制潤滑方式進行潤滑。但是由于受到外部結構尺寸限制，我們將以往在箱體外部布置的潤滑管路改為在箱體內部布置（圖4所示）。

潤滑系統一共有四個進油口，如圖所示，分別位于齒輪箱前端和上方，進油口安有管接頭與掘進機上的稀油潤滑站連接，稀油潤滑站內設潤滑油泵，排除的潤滑油壓力大約0.6MPa。箱體內部油管根據內部空間情況進行折彎，將折彎后的油管用油路分配器相連接。潤滑主要分為軸承潤滑和齒輪副潤滑。

（1）軸承潤滑：在軸承座上方合適位置鉆孔并攻絲，把節流套擰在上面，潤滑油通過壓力流入，實現了對軸承的潤滑。

（2）齒輪副潤滑：將管件布置在齒輪副嚙合處（齒輪副要向內嚙合），然后在管路外徑上攻絲并擰上噴嘴，潤滑油通過噴嘴噴射到齒輪副上，從而進行齒輪副潤滑。

箱體內部的潤滑油通過兩側回油孔流回到主機內部稀油潤滑站內，回油管徑要適中，以便于潤滑油回流順暢。在不影響齒輪箱內部空間布置以及沒有部件干涉的情況下，回油管路的通流截面可適當大些。這樣整個齒輪箱與稀油潤滑站之間就形成了循環潤滑系統，保證了齒輪箱正常工作，確保了全斷面高效掘進機有效作業。

此技術屬于潤滑油循環冷卻方法，通過循環的潤滑油、合理的潤滑點設計對齒輪箱里的齒輪、軸承采用連續、大流量、循環油冷。其輸入端為冷卻油，將齒輪嚙合產生的熱量從輸出端帶出，將油溫降到規定溫度并回到稀油潤滑站，再經過壓力泵增壓輸入到齒輪、軸承各潤滑點從而實現齒輪箱的循環冷卻，必須設計好油泵參數、合理選擇油站容量、從而確定齒輪箱的溫升控制。

2 齒輪箱密封防油及潤滑的其他注意事項

上述密封結構和潤滑管路布置的設計，可以充分實現密封和潤滑的功效。但前提是要保證各相關件的加工精度，軸承，齒輪等潤滑點供油充分，各回油通道流暢，沒有淤塞。只有這樣，才能確保這套密封潤滑結構百分之百的發揮作用。

參考文獻

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