礦用卡車MT5500 電動輪密封漏油分析

吳海濱

（國家能源集團準格爾能源有限責任公司 設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

特雷克斯MT5500 有效載荷為360 t，車輛總質(zhì)量為598 t，車長14.87 m、寬7.67 m、高9.05 m。特雷克斯MT5500 搭載1 臺16 缸4 沖程柴油發(fā)動機，采用交流[1]電氣傳動系統(tǒng)，最高速度達102.99 km/h。MT5500 電動輪自卸卡車迄今為止一直是哈爾烏素露天煤礦主要的剝離和巖土運輸設(shè)備之一，由于設(shè)備整體載重大，工作周期長，電動輪問題日漸嚴重，特別電動輪漏油的故障一直困繞著整個車間，降低了設(shè)備使用壽命，縮短了總成件的周轉(zhuǎn)周期，增加了人力和財力的損耗。為此，通過對影響礦用大型卡車MT5500 電動輪密封漏油現(xiàn)象的各種因素的分析，分別從電動輪的各個階段切入，分析影響礦用大型卡車MT5500 電動輪主密封漏油的主要因素，電動輪在維修過程中存在的人、機、料、環(huán)等方面的各個環(huán)節(jié)，從而加深對效果控制因素的認識，為下一步對具體問題進行分析、制定對策、實施整改、效果驗證等打下基礎(chǔ)，同時培養(yǎng)自查找問題的能力。

1 MT5500 卡車電動輪機械結(jié)構(gòu)和密封組成

MT5500 卡車是全部潤滑油潤滑，而630E 與MT4400 卡車電動輪大軸承是潤滑脂潤滑，主密封在電動輪腰部固定密封，礦用大型卡車MT5500 電動輪的2 道主密封固定在電動輪的最頂端和最底部，所以礦用大型卡車MT5500 電動輪的2 道主密封作用距離較長，封油壓力較大，對電動輪整體的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定影響。

MT5500 卡車電動輪密封組成如下：

1）由主密封為Garlock 57858/57859 型號金屬骨架密封，油封唇口在與軸頸的旋轉(zhuǎn)動接合過程中，產(chǎn)生了1 個徑向載荷，即徑向壓力。這個壓力對油封唇口的磨損率和密封性都有著很大的影響。如果該徑向壓力過小，其摩擦力大為降低，雖可減輕二者的磨損，但油封的密封性能嚴重下降，造成漏油或嚴重漏油。如果該徑向壓力過大，雖有利于增強油封唇口的密封性能，但二者之間的摩擦力增加，二者接觸的環(huán)面難以形成良好的油膜，所以會加劇二者的磨損，使油封在較短使用期內(nèi)唇口就遭受損壞并禍及軸頸，出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

2）由軸承壓圈上的直徑為3.64 mm 的線緊密封，是1 個電動輪是否有漏油現(xiàn)象的最后一道防線，如若改密封出現(xiàn)不能封油那么電動輪隨著運行的溫度，速度很快將齒油浸染整個電動輪前端蓋，嚴重時還會引起火災(zāi)事故。

2 MT5500 卡車電動輪密封漏油分析

從電動輪本身出發(fā)，對檢修過程逐一進行核實，特別是一些對技術(shù)要求比較嚴格的地方，更要嚴格確保在標準檢修范圍內(nèi)，比如說軸承的間隙，密封膠涂抹的均勻程度，齒輪油注入量。2019 年—2020（上半年）電修車間MT5500 電動輪總成進出廠統(tǒng)計分析見表1。

表1 2019 年—2020（上半年）電修車間MT5500 電動輪總成進出廠統(tǒng)計分析

由表1 發(fā)現(xiàn)，礦用大型卡車MT5500 電動輪主密封漏油嚴重現(xiàn)象調(diào)查前，編制了調(diào)查計劃，收集哈礦汽修車間和輪胎車間一線工人對礦用大型卡車MT5500 電動輪故障的綜合評價[2]，結(jié)合電修車間2020年的進出廠記錄，發(fā)現(xiàn)80%的故障為漏油。

2.1 電動輪結(jié)構(gòu)方面

1）主軸的偏心量和加工精度。隨著電動輪重復(fù)地檢修磨損，加上不同外委廠家的不同標準導(dǎo)致現(xiàn)在大部分的主軸的同軸度基本都失去了原有的同軸度[3]，很難找到標準值。主軸的偏心量，當偏心量大于規(guī)定值時，軸在運動時產(chǎn)生的振動隨轉(zhuǎn)速的提高而增大。使密封唇口受到?jīng)_擊和不正常的擠壓，最終使密封損壞；假如即使保證了主軸的同軸度，也很難保證精度在標準范圍內(nèi)，軸的表面粗糙度太大，軸面易粘附鐵屑、灰塵等顆粒，侵入密封唇口與軸摩擦，磨損唇口導(dǎo)致漏油。軸的表面過于光滑，潤滑油難以形成油膜或保持，會使密封干摩擦。與主密封接觸件的表面粗糙度控制在0.4～1.6 μm，表面的硬度HRC 32～42，增加旋轉(zhuǎn)件鍍洛工藝[4]。

2）O 環(huán)密封的位置。MT5500 電動輪的2 道主密封固定在在電動輪的最頂端和最底部，所以相比之下礦用大型卡車MT5500 電動輪的2 道主密封作用距離較長，封油壓力較大。而O 環(huán)密封位于主密封上部，最后1 道封油密封，額定功率為2 014 kW，額定載荷為326 t，如此強大的作用之下，僅靠最外端的密封進行封油，勢必會產(chǎn)生很大的故障率，這也是電動輪本身系統(tǒng)上設(shè)計的不合理之處。

2.2 主密封受力方面

1）油脂的潤滑不同。礦用大型卡車MT5500 電動輪的基本結(jié)構(gòu)各機械部分全部是潤滑油潤滑，而礦用大型卡車630E 與礦用大型卡車MT4400 等電動輪大軸承是潤滑脂潤滑，主密封在電動輪腰部固定密封，而礦用大型卡車MT5500 電動輪的2 道主密封固定在在電動輪的最頂端和最底部。

2）潤滑油與潤滑脂全部都是潤滑系統(tǒng)常用的潤滑劑[5]，潤滑油常指黏度系數(shù)較小的油脂，常溫下為液態(tài)；潤滑脂常指黏度系數(shù)稍大的油脂，常溫下常為膏狀。潤滑油與潤滑脂都用于潤滑，但是適用的范圍稍有差異。潤滑油的流動性強，揮發(fā)性稍高，在一些摩擦溫升比較大，需用潤滑與降溫的運用場合采用較多。潤滑脂是因為較大的黏度，在設(shè)備摩擦面黏附性更好，還可以附著在設(shè)備潤滑點而不流失；潤滑脂可以在設(shè)備摩擦面周圍形成一個相對密閉的油脂圈，避免異物入侵；同時潤滑脂具備比潤滑油更好的承載力與減震實際效果。

3）密封壓力不同。O 環(huán)油封在與軸頸的旋轉(zhuǎn)動接合過程中，產(chǎn)生了一個徑向載荷，即徑向壓力。這個壓力對密封的接觸面的磨損率和密封性都有著很大的影響。如果該徑向壓力過小，其摩擦力大為降低，雖可減輕二者的磨損，但油封的密封性能嚴重下降，造成漏油或嚴重漏油。如果該徑向壓力過大，雖有利于增強油封唇口的密封性能，但二者之間的摩擦力增加，二者接觸的環(huán)面難以形成良好的油膜，所以會加劇二者的磨損，使油封在較短使用期內(nèi)接觸面就遭受損壞并禍及軸頸，出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

2.3 配件質(zhì)量及運行環(huán)境方面

影響油封密封性能的除了徑向壓力外，還有與油封面接合的軸頸表面粗糙度、軸頸跳動量、旋轉(zhuǎn)表面的線速度以及唇口的光滑程度、橡膠材質(zhì)等因素有關(guān)。另外，軸承缺油或油質(zhì)過臟及泥沙等雜物侵入，都會加劇接觸面磨損并使其與軸頸松曠接觸，造成油封密封失效。

由于露天礦的特殊環(huán)境原因，電動輪運行在高溫，干燥，高塵土的惡劣條件下，電動輪的各項指標都接近極限值，那么電動輪的防塵尤為重要，是保證主密封不漏油的第一道防線。

3 解決方案

1）O 環(huán)的材質(zhì)方面。選擇綜合性能較好的氟橡膠（FKM）[6]作為旋轉(zhuǎn)骨架密封的材料，其耐高溫、耐低溫、回彈性、扯斷強度、增加生長率都較好，使用溫度范圍為-70～200 ℃，可有效地提高密封件的使用壽命。

2）裝配過程。裝配過程如下：①首先裝MT5500電機部分，因為設(shè)計要求，在電機與主軸基座將有一個高度差[7]，這是通過深度尺進行進準測量該高度差，調(diào)整好調(diào)間隙片，用軸承壓蓋通過52 道M18 螺栓扭矩為220 N·m 進行壓緊，使電機部分在軸向不能有任何的移位；②將輪轂上軸承加熱到120 ℃，用機械磁鐵將軸承平穩(wěn)地吊運到主軸上軸承位上，同時保證軸承位上無任何雜質(zhì)，因為軸承與軸承位之間是過盈配合，然后將軸承壓圈下面放入630～700 mm的調(diào)間隙片，通過42 道M18 螺栓扭矩為220 N·m 將軸承壓緊，目的是保證輪轂上軸承的間隙在0.45～0.55 mm 之間，這個范圍內(nèi)的間隙是軸承運行最佳區(qū)間，既保證軸承正常運行性能要求又提高了軸承的散熱性能；③軸承壓圈內(nèi)側(cè)面與主軸接觸的部分有一個能放入O 環(huán)槽，必須提前0.5 d 用密封膠將O 環(huán)進行固定，這個也是最關(guān)鍵的一步，密封膠不能太多，也不能太少，太多會增加O 環(huán)密封整體厚度，使O 環(huán)在裝配時與主軸進行直接的剪切，損壞O 環(huán)密封；密封膠太少，又起不到固定O 環(huán)的作用，直接是O 環(huán)脫落，而且在裝配時不能是O 環(huán)進行拉伸裝配，只能很平滑地放入密封槽內(nèi)，如若拉伸，根據(jù)橡膠的特性，會自動收縮結(jié)果是O 環(huán)密封太短，達不到封油的效果。

3）裝配工藝的革新。傳統(tǒng)的裝配流程是先裝電機壓蓋，然后裝軸承壓圈，這樣就導(dǎo)致裝配過程中軸承壓圈內(nèi)的O 換密封的任何情況都不能及時發(fā)現(xiàn)。相反，第1 次進行試裝可以及時發(fā)現(xiàn)O 換密封的狀況，若沒有異常，則進行下一步，提前做好預(yù)防，避免了在裝配時導(dǎo)致直接性的損壞；同時會對軸承壓蓋調(diào)隙片與電動輪主軸接觸部分進行均勻涂抹密封膠，這是防止漏油的最后一道防線，延緩電動輪的漏油現(xiàn)象。

4）標準數(shù)據(jù)。O 換密封為進口件直徑3.64 mm為密封圈，國產(chǎn)件為3.76 mm，通過多次試驗每次0.02 mm 進行遞減測試，研判分析出最合理的尺寸，既保持了密封本身的固有屬性，又結(jié)合了電動輪運行時產(chǎn)生的損耗，最終確定直徑為3.58 mm 的密封圈為最佳尺寸。

5）防塵毛氈裝配改進。電動輪最外端為防塵壓蓋，防塵毛氈切斜口進行縫合，最初是涂抹潤滑脂，進過反復(fù)驗證，涂抹的潤滑脂只能在毛氈的表面，并不能完全是整個毛氈全部被軟化，未到達完全吸附灰塵的效果。防塵毛氈裝配完成后，每隔4 h 進行齒輪油油浸，而非潤滑脂潤滑，直至24 h 毛氈完全被軟化后，方可進行下一步的裝配使用，提高了毛氈的吸附效果，保證了主密封運行的關(guān)鍵條件。

6）日常維護保養(yǎng)。由于電動輪本身是各部件比較精密，各部件都有自身的疲勞強度[8]，一度超負荷運行，各鏈接部件溫度升高，磨損嚴重縮短了電動輪的使用壽命。嚴格控制礦用大型卡車的載重，清楚地記錄運行時間，保養(yǎng)記錄，有什么異常情況，車輛勻速運行，縮短使用電制動周期。5 臺MT5500 電動輪改進情況統(tǒng)計與分析見表2。

表2 5 臺MT5500 電動輪改進情況統(tǒng)計與分析

4 結(jié)語

通過對礦用卡車MT5500 電動輪漏油故障的研究，降低了設(shè)備的返修率和人員勞動強度，節(jié)約了維修成本，延長設(shè)備使用壽命，同時保證了設(shè)備的出動率。了解礦用大型卡車MT5500 電動輪的工作原理，給今后的檢修工作指引了方向。隨著設(shè)備的運行周期增加，各配件之間的不匹配，檢修標準也應(yīng)當做出相應(yīng)的調(diào)整。