減速器動(dòng)密封的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、減速器動(dòng)密封的設(shè)計(jì)及應(yīng)用江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司 常州市蘇源震華電力工程有限公司 王曉斌摘 要： 通過分析減速器動(dòng)密封滲漏部位、原因和常見密封結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種實(shí)用的組合密封結(jié)構(gòu)，并合理應(yīng)用，成效顯著。關(guān)鍵詞： 減速器； 滲漏； 動(dòng)密封； 組合密封； 旋向； 應(yīng)用； 效果0前言眾所周知，減速器潤滑油的滲漏情況較為常見，低速軸處動(dòng)密封滲漏更為常見而尤難處理，受外形尺寸和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的制約，制造廠家還是采用原來設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，一般采用“J”型骨架橡膠油封圈，使用效果和壽命不盡人意，機(jī)械密封和磁力密封應(yīng)用于此的意義不大。設(shè)計(jì)一種簡單、可行和有效的動(dòng)密封裝置迫在眉睫。1動(dòng)密封常見結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)1.1非接觸式密封間

2、隙節(jié)流溝槽密封利用間隙節(jié)流、降壓效應(yīng)產(chǎn)生密封作用。工作時(shí)無磨損，使用壽命較長，適用于高速和低速場合。在實(shí)際的應(yīng)用中，由于受加工精度和裝配精度的影響，節(jié)流、降壓作用不夠明顯，單獨(dú)依靠這種密封結(jié)構(gòu)的動(dòng)密封裝置滲漏情況較為嚴(yán)重，尤其是線速度較低的場合。甩油環(huán)密封甩油環(huán)安裝在軸承內(nèi)圈與軸承內(nèi)圈定位軸肩間，與軸相當(dāng)于一組合件，與軸同步旋轉(zhuǎn)，利用離心力將外流的油液甩向箱體軸承孔，自然回流至減速器下箱體。工作時(shí)無磨損，使用壽命較長。甩油環(huán)屬于動(dòng)力型密封，只適用于高速場合，故一般應(yīng)用于高速軸動(dòng)密封處。由于甩油環(huán)也相當(dāng)于一擋油環(huán)，能阻擋一部分飛濺潤滑的油液，高速端軸承潤滑被削弱，易使軸承潤滑條件變差。迷宮密封利

3、用曲折徑、軸向間隙對(duì)泄漏潤滑油進(jìn)行節(jié)流、降壓，從而實(shí)現(xiàn)密封作用，工作時(shí)無磨損，使用壽命較長，適用于高速和低速場合。在實(shí)際的應(yīng)用中，由于受加工精度和裝配精度的影響，節(jié)流作用不夠明顯，單獨(dú)依靠這種密封結(jié)構(gòu)的動(dòng)密封裝置滲漏情況較為嚴(yán)重。螺旋密封在密封部位的軸周表面加工出螺旋槽或螺紋，軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)充滿螺旋槽內(nèi)泄漏的潤滑油產(chǎn)生向箱體內(nèi)的軸向推力，從而達(dá)到減少潤滑油泄漏的目的。為了有更好的密封性能，槽應(yīng)該淺而窄，螺旋角也應(yīng)小些。螺旋密封工作時(shí)無磨損，使用壽命長，不適合于線速度過低的場合，另需配置輔助密封裝置。1.2接觸式密封毛氈圈密封在軸承通蓋內(nèi)孔表面加工出溝槽，毛氈安裝在溝槽內(nèi)，并與軸周接觸，起到密封作用

4、。安裝尺寸緊湊，成本低廉。但磨損較快，無補(bǔ)償作用，不能用于線速度較高的場合，使用壽命較短。機(jī)械密封靠動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的直接接觸而形成密封，動(dòng)環(huán)安裝在轉(zhuǎn)軸上，與軸同步旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)安裝在軸承蓋內(nèi)，為靜止部件。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)形成的密封面上所需的壓力，由彈簧的彈力提供。動(dòng)環(huán)和軸，靜環(huán)和軸承蓋間均安裝密封圈，此密封圈除了起靜密封作用外，還能吸收振動(dòng)，緩和沖擊。機(jī)械密封性能好，摩擦功耗小，使用壽命長，軸不易受損傷，但機(jī)械密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，軸向尺寸較長，需要一定的加工精度與安裝技術(shù)。機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)、靜環(huán)材料常見的為碳化硅、鉻鋼、金屬陶瓷及碳石墨浸漬巴氏合金、銅合金、碳石墨浸漬樹脂等。浮動(dòng)環(huán)密封浮動(dòng)環(huán)密封由浮動(dòng)環(huán)、

5、支承環(huán)（浮動(dòng)套）、彈簧或“O”型圈等組成。浮動(dòng)環(huán)密封是藉浮動(dòng)環(huán)與支承環(huán)的密封端面在潤滑油壓力與彈簧力或“O”型圈的彈力的作用下，緊密接觸起到徑向密封作用。浮動(dòng)環(huán)密封的軸向密封是由軸套的外圓表面與浮動(dòng)環(huán)的內(nèi)圓表面形成細(xì)小縫隙，對(duì)潤滑油產(chǎn)生節(jié)流、降壓而達(dá)到密封。由于潤滑油動(dòng)力的支承力可使浮動(dòng)環(huán)沿著支承環(huán)的密封端面上、下自由浮動(dòng)，使浮動(dòng)環(huán)自動(dòng)調(diào)整環(huán)心，所以浮動(dòng)環(huán)與軸的徑向間隙可以做得很小，以減小泄漏量。浮動(dòng)環(huán)密封相對(duì)于機(jī)械密封來說結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行也較可靠?？蔀榱吮ＷC減小泄漏量，往往是多對(duì)使用，故軸向尺寸較長?！癘”型圈密封“O”型圈安裝在軸承蓋內(nèi)，其外圓與軸承蓋內(nèi)孔緊密接觸，起到靜密封的作用，內(nèi)圈與軸

6、周接觸，設(shè)計(jì)時(shí)考慮一定的過盈量，依靠“O”型的彈力起一定的補(bǔ)償作用，此密封結(jié)構(gòu)安裝尺寸緊湊，成本低廉。但對(duì)軸周的表面粗糙度比較敏感，磨損較快，一般應(yīng)用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場合。“J”型骨架或無骨架橡膠油封圈油封的內(nèi)圓唇口與軸周接觸，唇口上有拉伸彈簧圈，起到補(bǔ)償作用，油封安裝在軸承蓋內(nèi)，其外圓與軸承蓋內(nèi)孔緊密接觸，起到靜密封的作用。此密封結(jié)構(gòu)安裝尺寸緊湊，成本低廉。但對(duì)軸周的表面粗糙度比較敏感，對(duì)裝配精度要求也較高。1.3組合密封結(jié)構(gòu)有兩種或兩種以上的密封裝置安裝于同一密封點(diǎn)的密封結(jié)構(gòu)稱為組合密封，常見的有甩油環(huán)+骨架油封，因受空間位置的限制，組合密封的實(shí)際應(yīng)用場合較少，密封效果卻比單一的密封結(jié)構(gòu)有很大

7、的提高。2減速器滲漏部位的分析減速器的密封有靜密封和動(dòng)密封兩種，靜密封一般較易處理，高速軸因線速度較高，油液不易發(fā)生軸向流動(dòng)，一般用甩油環(huán)+骨架油封的密封結(jié)構(gòu)就能很好地解決滲漏問題。而動(dòng)密封點(diǎn)的滲漏一般發(fā)生在低速軸軸周處，制造廠家考慮成本一般采用骨架油封密封，油封唇口與軸周接觸，工作時(shí)兩者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，油封的唇口磨損較快。同時(shí)現(xiàn)在的減速器為降低噪音和改善嚙合，一般都采用斜齒輪，導(dǎo)致產(chǎn)生附加軸向力，軸承選用推力滾子軸承。因有軸向間隙和加工誤差的存在，軸、軸承和齒輪組件在工作過程中會(huì)發(fā)生輕微的擺動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)油封的唇口磨損到一定程度后，唇口上拉簧的補(bǔ)償作用基本喪失，軸在旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)油封唇口與軸周分

8、離，擺動(dòng)時(shí)間隙更大，這就必然導(dǎo)致動(dòng)密封失效而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。3組合密封結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)根據(jù)一般圓柱、圓錐和圓錐圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮成本和實(shí)用性，合理選擇組合密封結(jié)構(gòu)，并加以最優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用螺旋密封+骨架油封的組合密封結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)和布置為：在軸承外端設(shè)計(jì)一螺旋密封，螺旋套與軸采用過盈連接，工作時(shí)與軸同步旋轉(zhuǎn)，螺紋外徑與軸承滾子分布中心一致，以減少潤滑油回流阻力，外圈安裝在箱體軸承孔內(nèi)，靜止不動(dòng)。骨架油封安裝在軸承蓋內(nèi)孔處，處于螺旋密封的外端。設(shè)計(jì)螺旋密封的寬度時(shí)綜合考慮軸承軸向間隙和安裝條件，具體布置如圖1所示：圖1：組合密封裝配圖4螺紋旋向和各尺寸的分析和確定4.1螺紋旋向和軸向推力

9、的分析如圖1所示，假如軸是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（從左向右看），則螺紋旋向?yàn)橛倚?，潤滑油滲漏方向、螺紋軸向推力方向和軸旋轉(zhuǎn)方向如圖2所示：圖2：外螺紋旋向分析圖圖2中，螺紋旋向?yàn)橛倚?，潤滑油的滲漏方向?yàn)閺南鋬?nèi)流向箱外，即圖2中的從右向左流動(dòng)，當(dāng)軸如圖2方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺紋的右端斜面相當(dāng)于是向右作直線運(yùn)動(dòng)的，即會(huì)產(chǎn)生一向右的軸向推力，便會(huì)阻止?jié)櫥拖蛲獾臐B漏。同理，軸另一端的螺紋旋向應(yīng)為左旋。4.2螺紋尺寸的確定螺紋外徑的選取盡量與軸承滾子分布中心一致，以減少潤滑油回流阻力；螺距的選取一般為23mm，以保證合適的軸向推力和回流通道。4.3各配合尺寸的確定帶外螺紋件的內(nèi)孔與軸采用過盈配合，過盈量一般為0.020.

10、03mm；螺紋外徑與外圈內(nèi)孔采用間隙配合，間隙值為0.20.3mm；外圈外徑與減速器箱體軸承孔采用間隙配合，間隙值為0.20.3mm，安裝“O”型密封圈后，其外徑大于減速器箱體，是為了保證靜密封有效，過盈量為0.30.4mm；外圈小內(nèi)孔與軸采用間隙配合，間隙值為0.50.6mm；軸承蓋安裝油封用內(nèi)孔與油封外徑采用間隙配合，間隙值為0.010.03mm；軸承蓋小內(nèi)孔與軸采用間隙配合，間隙值為0.50.6mm；軸承蓋定位圈外徑與減速器箱體軸承孔采用間隙配合，間隙值為0.160.2mm。5螺旋密封的其它結(jié)構(gòu)和旋向的確定5.1螺旋密封的其它結(jié)構(gòu)螺旋密封可以加工成螺旋槽或60度公制螺紋，也可以加工成內(nèi)螺

11、紋或內(nèi)螺旋槽。5.2旋向的確定如加工成內(nèi)螺紋，即相當(dāng)于如圖1所示在外圈的內(nèi)孔加工內(nèi)螺紋，軸旋向不變，螺紋旋向則應(yīng)加工成左旋，可理解為軸固定不動(dòng)，內(nèi)螺紋外圈則是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（從左向右看），故螺紋旋向應(yīng)與外螺紋相反，潤滑油滲漏方向、螺紋軸向推力方向和軸旋轉(zhuǎn)方向如圖3所示：圖3：內(nèi)螺紋旋向分析圖圖3中，螺紋旋向?yàn)樽笮?，潤滑油的滲漏方向?yàn)閺南鋬?nèi)流向箱外，即圖3中的從右向左流動(dòng)，當(dāng)軸如圖3方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺紋的右端斜面相當(dāng)于是向右作直線運(yùn)動(dòng)的，即會(huì)產(chǎn)生一向右的軸向推力，便會(huì)阻止?jié)櫥拖蛲獾臐B漏。同理，軸另一端的螺紋旋向應(yīng)為右旋。6軸承蓋的加工和骨架油封的選擇6.1軸承蓋的加工軸承蓋各加工尺寸與原來的保持一致，

12、在軸向空間條件允許的情況下可以考慮安裝兩只骨架油封，構(gòu)成減壓密封，以進(jìn)一步改善密封效果。材料選用20鑄鋼件。各配合尺寸的表面粗糙度值不應(yīng)大于1.6，其余的表面粗糙度值不應(yīng)大于3.2。內(nèi)孔與定位孔的同心度誤差不應(yīng)大于0.03mm。6.2骨架油封的選擇骨架油封選用“J”型的，材料為耐油橡膠。唇口安裝如圖1所示，即唇口應(yīng)迎著潤滑油滲漏方向，使趨于滲漏的潤滑油對(duì)唇口有一作用力，起到補(bǔ)償作用。7裝配工序及要求裝配質(zhì)量和工藝對(duì)組合密封有很大的影響，工序和要求如下（減速器解體和裝復(fù)工序略）：7.1裝配前，先仔細(xì)測量各加工件定形和定位尺寸，保證各尺寸符合要求。7.2清洗、檢查軸承和各加工件，同時(shí)檢查軸承內(nèi)圈端

13、面是否與軸肩緊貼。7.3用軸承加熱器加熱帶外螺紋件，至120時(shí)停止加熱，并迅速裝配，保證其端面與軸承內(nèi)圈端面緊貼，待其冷卻至環(huán)境溫度后，再測量螺紋外徑尺寸和圓度誤差，確認(rèn)合格后才能進(jìn)入下一工序。7.4在外圈圓弧面的加工溝槽處安裝質(zhì)量滿足要求的“O”型圈，并如圖1所示裝復(fù)此組件。精確定位軸承外圈和外圈組件后（必要時(shí)可以加工一工裝），多點(diǎn)測量螺紋外徑與外圈內(nèi)孔的間隙，保證此間隙滿足要求。7.5分別在軸承蓋油封孔表面和骨架油封外圓弧面上涂抹機(jī)油后，裝配骨架油封圈。7.6在骨架油封唇口處涂抹#3鋰基脂后，如圖1所示裝復(fù)軸承蓋和骨架油封組件。7.7其它零部件的裝配和軸承間隙調(diào)整略。8應(yīng)用無論是圓柱齒輪減

14、速器、圓錐齒輪減速器還是硬齒面圓錐圓柱齒輪減速器，立式的還是臥式的，其低速軸處動(dòng)密封都可以采用這種組合密封結(jié)構(gòu)，針對(duì)軸向空間位置較小的減速器可以采取如下措施：1、 適當(dāng)縮小外螺紋套寬度。2、新加工軸承蓋，減小定位凸緣寬度，減少骨架油封安裝數(shù)量，保證可裝配的前提下合理增大軸承蓋總寬度。3、適當(dāng)縮小外圈寬度，必要時(shí)甚至可以把外圈僅加工成圓環(huán)狀，以保證外圈與套外螺紋配合的寬度足夠。裝配后嚴(yán)格調(diào)整軸承軸向間隙，以減少軸、齒輪和軸承組件徑向跳動(dòng)量和擺動(dòng)量。另必須保證減速器呼吸器的暢通，以平衡減速器箱體內(nèi)壓力和大氣壓力，同時(shí)嚴(yán)格控制潤滑油油位。設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮軸承軸向間隙值和調(diào)整量，對(duì)于螺栓連接的軸承蓋，必須保證減速器低速軸處箱體寬度和軸承蓋的間距相對(duì)應(yīng)，以使兩軸