高速齿轮箱旋转的密封技术

高速齿轮箱旋转的密封技术

赵谦

身份证号码：32012419861117XXXX江苏南京210012

摘要：本文主要总结了高速齿轮箱旋转的密封技术，明确了旋转的密封技术的一些具体的内容，以及具体的内涵，从而分析了高速齿轮箱旋转密封技术如何更好的应用，可供今后参考。

关键词：高速齿轮箱，旋转，密封技术

前言

在当前用高速齿轮箱的过程中，明确其旋转的密封技术，是为了我们更好的使用这项设备，因此更好的使用这项设备，就需要我们更加清楚其中的技术原理，以及具体的技术内容。

1、齿轮箱在加工时常见的技术性难点

在机床设计机械小零部件的时候，齿轮箱采用的大多是小体积的零件，并且从形态上多样化比较复杂，另外其尺寸也很难测定，加工的部分相对也比较多，所以会出现几何公差，并且要有更准确的几何公差值来进行，这些问题都是齿轮箱加工时需要考虑的，所以非常有必要探讨研究齿轮箱的加工和设计。

用齿轮箱加工烟草来举例说明，齿轮箱卷接机组后部非常关键的零件是ZJ19B，我们分析该齿轮的特点后可以分析出齿轮箱在工作中出现很大的难度，有如下几个方面：齿轮箱的尺寸和空间比较小，不能进行测量，尤其在加工时不容易进行监控，不能用测量来满足保证；齿轮箱本省需要很多的加工部位，几何公差相对也严格了很多；齿轮箱并没有准确的定位面不能准确进行装夹；齿轮箱所用的材料在经受压力的时候容易变形而不能承受。

2、高速齿轮箱旋转的密封技术

2.1迷宫式密封

迷宫式密封是靠与轴连接的旋转件、与箱体连接的固定件形成狭窄间歇以及曲折途径照成密封所需要的流动阻力给泄漏的润滑油造成阻尼,通过足够的曲折途径逐步减少泄漏油的压力;当泄漏油的压力与大气压力完全平衡时,润滑油才不会再往外渗漏,起到密封作用。如高铁齿轮箱、风电齿轮箱等要求空间结构紧凑的行业会采用。曲折途径长度应根据箱体内润滑油压力、流量和油品特性等综合确定,越长密封效果越好。但长度越长,其后续加工难度和装配难度则越高。所以在设计过程中为考虑经济性和实用性,在保证密封效果的前提下,曲折途径应尽可能短。迷宫式密封有轴向密封、径向密封以及联合密封等多种形式。

2.2集油罩密封

集油罩密封是通过安装在轴上的甩油环将轴上的润滑油甩入集油罩内,集油罩内润滑油通过箱体上向下倾斜的回油孔流回箱体。机械密封主要解决三个问题:进油、挡油和回油。进油:进油量一定要控制,既要供油充足,又不能不加限制。挡油:挡油要可靠又不能因甩油环过长而搅油;为更好地将润滑油甩入集油罩可将甩油环的外缘加工为尖点,通过多次用户现场使用经验得甩油环外环比轴套半径大30mm为最佳;太小不能起到甩油作用,太大容易搅油。回油:回油一定要通畅,回油孔在齿轮箱有限的空间下尽量开大;集油罩和箱体之间的空间存储润滑油,然后通过箱体轴承座上开的回油孔让润滑油回流到箱体。回油孔相对与水平面有向下的倾斜以保证润滑油可以顺畅的回流入箱体;如现场空间允许,也可以在集油罩下部连接一根油管进入箱体。集油罩密封既要保证有足够的回油空间、足够的回油孔径以及足够顺畅的回油管道。

2.3油封密封

油封在自由状态下,油封内径比要安装处轴径小。油封装到轴上后,其刃口的压力和自紧弹簧的收缩力对密封轴产生一定的径向抱紧力,遮断泄漏间隙,达到密封目的。油封密封最常见的问题是漏油和发热;发热是油封出现问题的前奏,漏油是整个油封失效的直观体现。油封的发热主要由摩擦发热,影响的因素有油封的唇口压力、摩擦系数、轴径线速度等。唇口压力由油封本身特性决定,轴径线速度由传动特性决定。改善发热现象就只能从减少摩擦系数入手,减少摩擦系数可以通过下面几方面着手:选用质量稳定的优质油封、选用合适的油封材料(轴径线速度<8m/s时选用NBR材料,轴径线速度≥8m/s时用FKM材料)、提高轴径粗糙度等级、单油封安装时唇口必须向有油侧、双油封之间加支撑环等。

3、油封密封常见问题解决

油封密封最常见的问题是漏油和发热，漏油和发热引起的油封失效问题是最让人头疼的问题。

油封由于其轴向尺寸小、装配方便、价格便宜，在齿轮箱传动中被广泛地使用。油封密封有一定的使用前提，通常要求：轴径线速度v≤12m/s（最高不超过20m/s）、环境温度t≤150℃、内外压差Δp≤0.2Mpa。

由唇部泄漏的主要原因：

①唇口处磨损过大。②唇口部硬化。③唇口部损伤。④唇口部翻转。⑤唇口部偏磨损。⑥唇口部位软化。⑦唇口部破损。⑧弹簧脱落。⑨油封变形。

造成原因有以下几种可能：润滑不足、有异物卡咬、有异常高温、组装不良、轴倒角不良、内压大、轴表面粗糙度过大、安装偏心大、倾斜安装。

由透盖与油封外径配合部泄漏的主要原因：

①油封无异常。②油封倾斜。③油封变形。

造成原因：透盖内表面损伤，有凹坑、透盖内表面粗糙度大、透盖内孔倒角不良、组装夹具不适合。

对由唇部泄漏根据实际情况来说主要原因有：轴表面粗糙度过大、轴倒角不良、轴有方向性、组装不良。其中组装不良可以通过适当的工装和正确的安装步骤加以解决，轴倒角不良可以通过规范的设计加以解决，但对轴表面粗糙度过大、轴有方向性需要引起足够的重视。现存问题是：油封处轴径磨削无法做到无进给精磨，造成轴有方向性，同时加工的粗糙度过大，试车表现出的现象是轴径处漏油、或是某一旋向漏油、轴径发热等，这是因为粗糙度过高损伤油封唇口，或是进给刀纹中的润滑油在油封唇口的挤压下挤出箱体。

要解决轴表面粗糙度过大、轴有方向性这两个问题除了设计、工艺上严格要求外，加工制造更是应该严格按设计工艺图纸要求进行。

油封的发热问题与油封的漏油问题是密切相关的，发热是前奏，漏油是最终的结果。

油封的发热主要由磨擦发热，影响的因素有油封的唇口压力F、磨擦系数μ，轴径线速度v，Q∝μ・F・v。针对油封发热的原因，可以作出如下的判断：油封处的温升主要由油封本身的质量决定，同时与轴径线速度、粗糙度、及油封润滑有关。其中唇口压力F由油封本身的特性决定，轴径线速度v由传动特性决定，基本没有变化空间，只有磨擦系数μ有一定的变化空间，一方面与油封的材料特性有关，另一方面可以通过提高粗糙度等级和增加润滑加以改善，减小磨擦系数μ。

要解决发热问题，可以从以下几方面着手：

①选用质量稳定的优质油封。

②选择合适的油封材料，当轴径线速度v<8m/s时选用NBR材料，当轴径线速度v≥8m/s建议选用FKM材料（有些资料上可能选用FKM材料的线速度取得不一样，但从装配反映的情况看，轴径线速度v≥8m/s发热的可能性显著增加，故此时最好选用FKM材料）。

③提高轴径粗糙度等级，要保证≤0.8μmRa，最好≤0.63μmRa，这是解决发热问题非常关键的措施。

④单油封安装时唇口必须向有油侧，透盖开口方向最好也向有油侧。

⑤双油封密封时透盖开口方向没有限制，但两油封均不要带防尘唇，同时两油封之间须加内支撑环，一方面起支撑作用，另一方面起储藏润滑脂的作用。

4、结束语

高速齿轮箱旋转的密封技术，当前在不断发展的过程中，也在不断的提升及应用的效果，本文总结了其技术的一些关键点，明确的密封技术如何更好的进行应用，希望能够为今后的技术的研究和应用带来参考。

参考文献：

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[2]赵章焰.齿轮故障诊断模糊判据的研究[J].振动与冲击.2017（02）.75

[3]成琼，于德介，程军圣.基于高斯线调频小波变换能量谱的齿轮故障诊断[J].振动与冲击.2017（02）89