徐東雲　吳秀（xiù）翠　馬士劍

（徐州徐工傳動科（kē）技（jì）有限公司研究所，江蘇省徐州市金山橋經濟（jì）開發區馱藍山路8號　221004）

　　1　故障現象
　　某3～5t級節能型裝載機在（zài）使用過程中，其行星式變速器輸出端（duān）容易出現漏油（yóu）故障。經（jīng）檢查，發現（xiàn）輸出軸連接法蘭上的主密封圈和（hé）防塵密封圈均產生（shēng）嚴重磨損。其中主密封圈雙唇口與連接法蘭配（pèi）合（hé）麵已磨損出較大間（jiān）隙（xì）；防塵密封圈雙唇口存在嚴重的（de）幹摩擦現象，且其唇口處沉積許多泥沙。

　　2　行星式變速器結（jié）構
　　該3～5t級節能型裝載機的行星式變速（sù）器具有結構緊湊、傳動效（xiào）率高、操作簡便、使用壽命長等優點，適應低轉速（sù）、節能型發動機（jī）要求。該型（xíng）變速器由（yóu）液力變矩（jǔ）器和動力換擋變速箱2部分組（zǔ）成。其（qí）中液力變矩器為（wéi）大容量、單級、二相、四元件雙渦輪結構，動（dòng）力換擋變速（sù）箱（xiāng）為液力換擋、4個擋位（2前進、1倒（dǎo）退、1空擋）的行星結構。該行星式（shì）變速器傳動（dòng）原（yuán）理如圖1所示，其動力換擋（dǎng）變速箱輸出端（duān）密封結構如圖（tú）2所示。

　　3　磨損因素
　　主（zhǔ）密封圈唇口與輸出軸連接（jiē）法蘭接觸麵微（wēi）觀動態如（rú）圖3所（suǒ）示。該輸出軸連接法（fǎ）蘭與主密封圈接觸表麵上戮附油（yóu）液（yè）可緩慢流動，其流動方向（xiàng）如下：從油腔側（cè）流向大氣側，再從大氣側（cè）流回油（yóu）腔（qiāng）側，形（xíng）成循環、穩（wěn）定的油膜，以（yǐ）減輕密封部位的（de）磨損。但（dàn）是，動力換擋變速箱輸出軸連接法蘭轉速很（hěn）快，主密封圈和防塵密封圈密（mì）封部位受到溫度、壓力、汙染物的影響，仍會產生磨損。其磨損因素主要（yào）有5點，如下所述。

　　一是該輸出軸連接法蘭與主密封圈和防塵密封圈接觸（chù）表麵Z高線速度超過12.84m/s，當主（zhǔ）密封圈和防塵密（mì）封圈采用橡膠的耐（nài）磨性較差，且其潤滑空間小、散熱條件差，就會（huì）加速其磨損。

　　二是主密（mì）封圈和防（fáng）塵密封圈唇口與輸出軸連接法蘭接觸表麵產生摩擦，唇口部位油（yóu）液（yè）溫（wēn）度比其他部位油液溫度高出20～50℃。當唇口處溫（wēn）度（dù）長時（shí）間超過其自身材料所容許溫度（dù）後，就會縮短（duǎn）其使用壽命。
　　三是該輸出軸連接法蘭與主密封圈和防塵密封（fēng）圈所（suǒ）能承受的Z大（dà）工作壓力僅為0.02～0.05MPa，若輸出軸連接法蘭處超過此壓力範圍，就會（huì）加速其磨損。
　　四是主密封圈（quān）和防塵密封圈的防（fáng）塵功能較差，汙染物（wù）和（hé）灰塵進入其唇口處（chù），就會加（jiā）速其唇口磨損。
　　五是輸出軸連接法蘭與主密封圈和防塵密（mì）封圈接觸表麵的粗糙（cāo）度不（bú）符合要求，由此可加速其唇口磨損。
　　4　故障排查
　　由故障現象可知，造成該型變速器輸出端漏油的直接原因，是主（zhǔ）密（mì）封圈和和防塵密封圈唇口嚴重（chóng）磨損。根據故障現象、輸（shū）出（chū）軸連接法蘭密封結（jié）構及其磨損因（yīn）素，我們進行了（le）排查，共排查出4項問題，如下所述。
　　一是檢查輸出軸連接法蘭主密封圈和防塵密封圈唇口均采用了雙唇口結構，其中雙唇口防（fáng）塵密封圈的內側唇口由於潤滑不足（zú），造（zào）成唇口幹摩擦（cā），失去防塵功能。
　　二是檢查主密（mì）封圈和防塵密封圈采用了“同向疊加”組合裝配方式（見圖2），4個唇口之（zhī）間間距很近，唇口（kǒu）之間空間狹小。當連接法蘭長時間處於高速（sù）旋轉時，摩擦產生的（de）熱量不易擴（kuò）散，造成溫升較快，降低了密封圈和防塵密封（fēng）圈使用壽命。
　　三是檢查主密封圈材（cái）質采用丁晴橡膠製成，當油溫較高時，該種材質的主密封（fēng）圈容易老化變（biàn）形，造成其滲（shèn）漏幾率成倍提局。
　　四是檢查輸出軸連接法蘭與主密（mì）封圈和防塵密封圈接觸表麵的粗糙度不良，加劇了主密封圈和防塵密封（fēng）圈磨損，降低了使用壽命。

　　5　改進措施
　　根據排（pái）查出的問題（tí），我們設計了一種新型變速器輸出端組合密封結構（gòu）。該新型組合密封結構（gòu）由密封圈座、主密封圈、防塵密（mì）封圈和連接法蘭組成，如圖4所示。

　　該新型密封結（jié）構（gòu）的主密封圈和防塵密封圈均為單唇口（kǒu）結構，2個密封圈外徑與密封（fēng）圈座為過（guò）盈配（pèi）合。唇口（kǒu）擠壓於（yú）連接法蘭軸頸（jǐng）上，其中防塵（chén）密封圈（quān）唇口（kǒu）朝向空氣側，主密封（fēng）圈唇口朝（cháo）向（xiàng）油（yóu）腔側。這（zhè）種“背靠背”安裝（zhuāng）結構（gòu），擴大了唇（chún）口之間的空間。主密封圈采用氟橡膠（FPM）製成，提高了其對高油溫的適應能（néng）力。將連接法（fǎ）蘭與唇口配合麵（軸頸（jǐng））的粗糙度由原來的0.8提升至0.4、以減輕其對（duì）2個密封圈唇口的磨損。
　　對該新型密封結構裝配時，在主密封圈和防塵密（mì）封圈唇口上塗抹適量潤滑脂，將防塵密封圈唇口朝內壓裝到密封圈座底部，將主密封圈（quān）唇口朝外壓入密封圈座（zuò）並與防塵密封圈貼緊。當輸出軸（zhóu）連接法蘭高速（sù）旋轉（zhuǎn）時，主密封圈唇口從油腔側吸油（yóu）並與潤滑脂混合後，在旋轉法蘭麵（miàn）及（jí）2個唇（chún）口之間形成連（lián）續（xù）、穩定的油膜，依靠油膜的表麵張力阻止（zhǐ）油液泄漏，防止唇口磨損。防塵密（mì）封圈唇口朝向空氣側，其唇口有向外排（pái）擠灰塵的能力（lì）。2個唇口之間（jiān）充分、均勻的油膜能有效地保護（hù）其唇口，提高其（qí）防塵能力。

　　6　改進效果
　　采用2個單唇（chún）口密封圈“背靠背”組合裝配方式，增強了唇口處潤（rùn）滑、密（mì）封和散熱作用，延長（zhǎng）了密（mì）封圈使用（yòng）壽命，避免了2個雙唇口密封圈“同向疊（dié）加”組合裝配方式帶來的缺陷（xiàn）。該新型密封結構對長時間高速旋轉、溫升較快且（qiě）外界灰塵（chén）、泥漿多的工況（kuàng）具（jù）有（yǒu）較強的適應（yīng）能力。
　　我們將該新型密封結（jié）構總成安（ān）裝在試驗台上進行了500h交變加載和泥（ní）水環（huán）境的強化試驗，輸出軸法蘭密封處無任何（hé）滲漏（lòu）現象。試（shì）驗後檢（jiǎn）測2個（gè）密（mì）封（fēng）圈均完好，唇口（kǒu）磨損量（liàng）在正常（cháng）範圍內。3年來跟（gēn）蹤數據說明，輸出（chū）軸法（fǎ）蘭處密封（fēng）圈使（shǐ）用壽命延長了2.5倍以上，贏得了良好的經濟效益和社會效益。

來源：《工程（chéng）機械與維修》2016年第6期