齿轮箱密封的常见问题及解决方法

齿轮箱密封的常见问题及解决方法

摘要：本文试论述齿轮箱密封失效的常见形式并对其失效原因进行分析，进而改善齿轮箱设计及工艺，以解决齿轮箱在使用过程中的密封失效问题。

关键词：齿轮箱密封机械密封油封

1 机械密封常见问题解决

齿轮箱应用于工业中各个行业，是传递动力的最可靠方式，应用极广。在齿轮箱的装配和实际使用中，密封失效一直都是永恒的话题。本文就常见的油封密封和机械密封的失效问题进行分析并提出改进方案。

关于机械密封，主要要解决三个方面的问题：进油、挡油、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；回油：回油一定要通畅，条件允许的情况下尽可能的开大。

从使用现场反馈的信息看机械式密封最常见的问题只要在设计

时注意一点，密封结构更合理一点，多考虑一下可能影响密封效果的各种因素，密封失效的问题是可以解决的。

首先，谈一谈可能影响密封效果的因素。影响密封效果的因素主要有以下这些：

①回油孔太小，回油不畅；②润滑油油量太多，回油不及；③甩油环直径太大，搅油；④箱体回油不及，造成各透闷盖回油落差小形成油压；⑤在高速运转的齿轮箱中透气帽太小，箱体内油气压力

太高。

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如上图所示，经反复试验发现甩油环直径太大会出现搅油现象。虽然在理论上挡油的效果减弱，但当轴转速较高时，搅油造成的危害远比封油带来的好处多得多。至于其它影响密封效果的因素可相应地加大总回油孔和加大透气帽来解决。

2 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。（见下图）

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值得注意的方面：

①温度高时松油封内的弹簧。

油封内的弹簧如同调心轴承的径向游隙，是油封可靠工作的必要保证，随意调整将影响油封的密封效果。

②温度高时磨轴径。

与油封配合的轴径一般用h9公差，轴径超差或许试车时可以解

决轴径温度高的问题，但却有漏油的危险。

③轴径温度过高。

一般来说，nbr的油封轴径温度不要超过80℃，fkm的油封轴径温度不要超过100℃，油封温度过高将会加速油封的老化，造成油封失效漏油。

3 结论

机械密封要保证有足够的回油空间、足够的回油孔径、足够小的回油压力问题就可以迎刃而解。要解决油封密封漏油、轴径发热问题主要要注意以下几个方面：避免使用油封，特别是高速轴处，规范设计、工艺，正确的安装步骤，采用质量稳定的优质油封，选择正确的油封材料，提高轴径粗糙度等级，油封处轴径磨削采用无进给精磨。

参考文献：

[1]李力，贺红勋.高速齿轮箱润滑与密封[j].郑州纺织工学院机械系.

[2]郑正强.齿轮箱唇型密封装置的应用[j].现代冶金，2010年4月.

[3]周平.高速列车驱动齿轮箱密封系统分析[j].机车车辆工艺，2005（01）.