混凝土攪拌機軸端漏漿分析與改進

王松，孫家宏，林琪，李玉良

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

0 引言

混凝土攪拌機作為攪拌站的核心部件，其運行的可靠性關系到整個攪拌站的正常生產。一旦發生故障，將給客戶帶來巨大損失。而軸端漏漿作為影響攪拌機可靠性的主要故障之一，一直受到各界學者的關注。本文以某品牌攪拌機為例，從制造、裝配環節對軸端漏漿產生的原因進行了分析，并提出相應的改進措施，以提高軸端密封的可靠性及使用壽命。

1 軸端密封原理

如圖1所示為某品牌攪拌機軸端密封結構。內迷宮環、內座腔固定在攪拌軸上，隨攪拌軸轉動；外迷宮環、外座腔固定在殼體上；座腔內放置一對浮動環，左側浮動環在 O 形圈摩擦力作用下隨內座腔一起轉動，右側浮動環跟隨外座腔靜止不動，兩浮動環相對旋轉。

該密封結構由三道密封組成：第一道為油脂密封，通過向迷宮環與浮動環之間的小間隙腔體內持續注入黃油，使油脂充滿整個腔體以阻隔混凝土的進入；第二道為浮動環密封，通過 O 形圈壓緊兩個經過配對研磨的浮動環，兩環端面緊密貼合形成密封面，進而阻止混凝土的進入；第三道為骨架油封密封，主要防止浮動環內腔的黃油泄漏，保證浮動環密封面得到充分潤滑，起降溫減磨作用。

圖1 軸端密封結構

2 軸端漏漿分析

因第一道密封并非封閉腔體，油脂與混凝土之間無法形成絕對隔離界面，而是混合在一起流至浮動環處，故第一道密封僅起到緩沖作用。第二道密封依靠緊密貼合的浮動環形成絕對隔離，是軸端密封的主密封。故本文重點分析影響浮動環密封性能的各項因素。

2.1 端面比壓

端面比壓即為兩浮動環中間接觸面的壓力，其直接決定了浮動環的密封性能。壓力由兩側的 O 形圈提供，而壓力的大小由內、外座腔的相對軸向尺寸決定。

經分析，影響內、外座腔相對軸向尺寸的因素主要有攪拌軸的軸向尺寸精度、殼體端板間軸向尺寸精度以及軸套軸向尺寸精度等。因攪拌軸與殼體均較長，受機床加工能力與精度的限制，其軸向尺寸偏差較大，通過尺寸鏈計算，內、外座腔裝配到位后軸向相對尺寸偏差約±1.5mm。而內、外座腔間的相對軸向尺寸偏差標準在±0.5mm 以內，故已嚴重超標。導致兩浮動環的端面比壓不符要求，進而影響浮動環的密封性能。

改進措施：單純依靠提高機加尺寸精度較困難，可通過在裝配環節控制，消除尺寸鏈偏差。如圖2所示，優化外座腔裝配方式，外座腔與殼體端板間留有調節間隙。當內、外座腔外部間距 t 調至設計尺寸時（t 可用量具測得），浮動環間的端面比壓即符合標準，密封性能得到保證。

圖2 改進后軸端密封結構

2.2 浮動環定位精度

浮動環在安裝中需保證 O 形圈不得扭曲或脫落，且浮動環需對中且不得歪斜。

通過對實際安裝過程跟蹤發現，工人通常采用螺絲刀將 O 形圈與浮動環撬入座腔內。這使得 O 形圈產生一定的扭曲，且在座腔內深淺不一致。同時通過測量浮動環周圈端面至座腔端面距離發現周圈距離不一致，最大相差1.5mm，表明浮動環相對座腔已歪斜。這將導致兩浮動環端面無法完全對正，且周圈預緊力不一致，進而影響密封性能。

改進措施：制作如圖3所示工裝，安裝時先將 O形圈、浮動環與座腔對正，然后利用工裝均勻下壓即可。經試驗證明，該方法操作簡單，且能有效保證 O形圈與浮動環在座腔中的定位精度。

圖3 工裝

2.3 O 形圈性能

浮動環的預緊力來源于 O 形圈的壓變形，因此O 形圈的各項性能參數至關重要。經查詢相關標準，O形圈需滿足：（1）常溫下，硬度為60±5（邵氏 A度），拉伸強度不小于11MPa，扯斷伸長率不小于300%。（2）120℃ 條件下，經過70小時壓縮永久變形率應不大于20%，硬度變化應不大于0～+6（邵氏A 度）。通過對失效浮封檢測，部分 O 形圈拆掉后仍處于變形狀態，沒有及時回彈，說明 O 形圈已失去彈性，導致浮動環預緊力降低，進而影響密封性能。

改進措施：使用符合標準的 O 形圈，裝配前對其性能參數進行檢測。

2.4 注油方式

從圖1可以看出，在浮動環與骨架密封圈之間有注油口，為確保浮動環有足夠油脂潤滑，通常采用氣動注油槍注油，一直加注到從骨架密封圈處有油脂溢出為止。骨架密封圈的密封壓力約0.05MPa，理論上該壓力不會造成 O 形圈的變形，但因采用氣動注油槍，供油速度較快，當油脂從骨架密封圈出溢出時，內部壓力已遠高于0.05MPa，這將造成 O 形圈移位變形，進而影響預緊力，造成密封失效。

改進措施：在浮動環與骨架密封圈之間開設一泄油口，注油時打開泄油口，當油脂從泄油口流出后注油完畢，再將泄油口堵上即可。

3 總結

經分析，影響該品牌攪拌機軸端密封性能的因素主要有：（1）端面比壓不達標；（2）浮動環定位精度較差；（3）O 形圈性能不達標；（4）注油方式不合理。其相應的改進措施分別是：（1）通過裝配測量方法消除尺寸鏈偏差；（2）利用專用工裝保證浮動環定位精度；（3）使用符合標準的 O 形圈；（4）開設泄油口消除高壓變形。

經驗證，改進后軸端密封的可靠性得到顯著提升，軸端漏漿故障率明顯降低，使產品在提升質量的同時，為客戶的利益提供保障。