齒輪減速機(jī)漏油形式及解決對策
方法興 杭州杰牌傳動科技有限公司
摘要：列舉了減速機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的各種漏油形式，對每種漏油的原因進(jìn)行了研究分析，并提出了改進(jìn)對策和解決方案，為今后解決減速機(jī)漏油問題提供參考。
關(guān)鍵詞：減速機(jī)：油封；漏油
0 引言
目前應(yīng)用最為廣泛的中小功率硬齒面減速機(jī)是斜齒輪同軸式減速機(jī)、斜齒輪傘齒輪減速機(jī)、平行軸斜齒輪減速機(jī)和斜齒輪蝸輪蝸桿減速機(jī)，在減速機(jī)行業(yè)中被稱為四大系列減速機(jī)，以高度模塊化設(shè)計(jì)為主要特征，通用性非常強(qiáng)(本文中如無特殊說明，減速機(jī)均指四大系列減速機(jī))。
在減速機(jī)使用過程中，漏油現(xiàn)象是一個普遍存在的問題，漏油對減速機(jī)的危害非常大。首先，漏油使減速機(jī)潤滑油液面下降，造成齒輪嚙合面和軸承滾道磨損加劇，效率降低，溫度上升，導(dǎo)致減速機(jī)故障；其次，即使減速機(jī)暫不產(chǎn)生故障，漏油也造成潤滑油浪費(fèi)，環(huán)境污染。所以減速機(jī)漏油問題是生產(chǎn)企業(yè)需要重視與解決的課題。本文主要分析研究四大系列減速機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的幾種漏油現(xiàn)象，在工藝改進(jìn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面提出改進(jìn)對策和解決方案。
1原因分析
四大系列減速機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的幾種漏油現(xiàn)象有：油封漏油、密封蓋彈出和通氣器漏油。
出軸油封漏油的主要原因有：
1)油封裝配工藝不當(dāng)；
2)軸的加工工藝不當(dāng)；
3)軸的硬度不足；
4)軸的公差選取不當(dāng)；
5)異物進(jìn)入油封唇口。
密封蓋彈出的主要原因有：
1)減速機(jī)內(nèi)部壓力過大；
2)密封蓋孔公差選取不當(dāng)。
通氣器漏油的主要原因有：
1)通氣器結(jié)構(gòu)不合理；
2)通氣器位置選擇不當(dāng)；
3）加油超過規(guī)定上限過多。
2 解決方案
減速機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝形式多樣，無特殊要求一般不采用干燥井、迷宮式等特種密封結(jié)構(gòu)，所以杜絕漏油現(xiàn)象的主攻方向是改進(jìn)裝配工藝、加工工藝和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，對此我公司多年來在這方面取得了優(yōu)異成果，總結(jié)如下。
2．1優(yōu)化油封裝配工藝
由油封裝配工藝不當(dāng)引起的漏油主要是：裝配時油封唇口破損、油封歪斜和運(yùn)行時唇口干摩擦（提示：檢修時安裝油封也應(yīng)注意）。在裝配油封過程中，若采用簡易的工裝，甚至不用工裝直接將油封裝入，油封唇口很容易受到損傷，在日后運(yùn)轉(zhuǎn)中損傷將逐漸擴(kuò)展，造成漏油；同時，油封若安裝歪斜，油封唇口將無法正常丁作，從而造成潤滑油泄漏。我公司采用圖1方式裝配油封。
圖1中，壓套3與固定套4為裝配T裝，固定套4頭部設(shè)計(jì)成合適的錐形，外表面粗糙度與油封檔相同或更低，油封在壓套3上滑動時保護(hù)油封唇口，各摩擦面高頻淬火以提高耐磨性；
壓套3與油封接觸部分設(shè)計(jì)成止口，止口直徑比油封外徑略小，止口高度為裝配后油封與箱體的距離。采用大倒角和護(hù)角設(shè)計(jì)，以保護(hù)油封主副唇不受損傷。裝配時，先將固定套4裝入空心軸5，并在同定套4外表面涂抹適量潤滑脂；在待裝配油封的主唇口與副唇口形成的空間中涂抹適量潤滑脂，可以對唇口起到潤滑作用；再將油封通過固定套4輕輕地推到箱體孔附近，最后用壓套3將油封裝入。由于壓套3、固定套4和空心軸5有一定的配合關(guān)系，所以裝入的油封不會歪斜。而且采用這種丁裝裝配的油封位置一致性非常好。
2．2軸的改進(jìn)
由于軸的因素導(dǎo)致漏油原因主要是軸的加工工藝不當(dāng)、軸的硬度不足和軸的公差選取不當(dāng)。軸的加工工藝不當(dāng)主要表現(xiàn)在表面粗糙度不合理和加工方式不合理，表面粗糙度值太高，會造成油封唇口早期磨損；表面粗糙度值也不宜太低，否則容易滲油。一般油封檔表面粗糙度尺0.8～2.5μm。軸的加工方式有精磨削、金剛砂紙磨光、車床上精加工、超精加工和滾光加工。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料記載，精磨削是最為合適的加工方法，磨削時砂輪必須徑向進(jìn)給，加工痕跡是不連續(xù)的，但對軸心線垂直，這種狀態(tài)對油封唇口的接觸部分最合適。軸與油封唇口接觸部分的硬度要求在50～60HRC之間，硬度太低，軸容易磨損；硬度太高，經(jīng)濟(jì)性差。軸的公差一般在d9～h9之間選取，公差太小，軸與油封唇口的壓力太小，容易造成滲漏；公差太大，軸與油封唇口的壓力就高，磨損也加劇，油封唇口溫度高，油封容易產(chǎn)生早期失效。
2．3防止異物進(jìn)入油封唇口
圖2中，單唇油封5和7面對面安裝。蓋板4內(nèi)徑與軸6外徑之間保持小間隙，以阻止大顆粒雜物的進(jìn)入。定期從油杯1處注入的油脂可以潤滑油封5的主唇口，同時阻止雜物從蓋板4內(nèi)孔與軸6之間進(jìn)入。
圖3中，蓋板3內(nèi)孔與軸4之間的間隙很小，以阻止大顆粒雜物的進(jìn)入。油封5為雙唇油封，用于阻止從蓋板3與軸4之間進(jìn)入的雜物，油封7為單唇油封，兩油封間注入潤滑脂以潤滑油封唇口并阻隔雜物。
圖4為高速軸密封結(jié)構(gòu)，齒輪4轉(zhuǎn)速在1500r／min以上，齒輪4甩出的潤滑油溫度高并夾雜異物，以較大的壓力打擊在油封3的唇口，對油封唇口甚至軸上的油封檔損害很大。安裝甩油環(huán)2后，齒輪4甩}n的潤滑油不能直接打擊油封3的唇口，消除了對油封唇口的損害。使用甩油環(huán)后，由于高速軸油封的失效不再出現(xiàn)，印證了甩油環(huán)2對油封3的保護(hù)作用。
圖2和圖3的結(jié)構(gòu)主要是阻止外來異物對油封唇口的損害，圖4是一種高速軸油封保護(hù)措施的結(jié)構(gòu)，還有一種情況是在減速機(jī)的底部，容易聚集顆粒雜質(zhì)。這些異物一旦進(jìn)入油封唇口，就會加速油封唇口和軸的磨損，從而造成滲漏。對于減速機(jī)內(nèi)部的顆粒雜質(zhì)，改進(jìn)設(shè)計(jì)是在油封周圍設(shè)置磁鋼，磁鋼固定在放油螺塞上以吸附減速機(jī)內(nèi)部的金屬雜質(zhì)。
2．4防止密封蓋彈出
密封蓋彈出的主要原因是減速機(jī)內(nèi)部壓力過大和密封蓋孔公差選取不當(dāng)，密封蓋孔的公差按密封蓋廠家提出的范圍選取就能符合要求，按經(jīng)驗(yàn)，選取H8比較合適。
減速機(jī)內(nèi)部壓力是密封蓋彈出的最主要原因，這壓力主要是潤滑油高度產(chǎn)生的壓力和減速機(jī)發(fā)熱，通氣器排氣不暢而產(chǎn)生的壓力（提示：企業(yè)日常應(yīng)檢查通氣器/呼吸帽的孔保持通暢）。雖然通氣器排氣不暢的原因可由改進(jìn)通氣器結(jié)構(gòu)解決，但提高密封蓋抗彈出能力是解決密封蓋彈出的最有效方法。
圖5是一種密封蓋防彈出結(jié)構(gòu)，在箱體加工如局部放大圖所示止脫槽，一般h值取0-3～0．7mm，a值取1mm左右。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，在直徑∅70mm以下的該密封蓋能承受4個大氣壓以上的壓力，而無止脫槽的設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果是1．5個大氣壓下開始出現(xiàn)密封蓋彈出現(xiàn)象，2個大氣壓下有50％密封蓋彈出(試驗(yàn)密封蓋直徑∅80mm，試驗(yàn)數(shù)量20套)。
2．5防止通氣器處漏油
通氣器漏油的主要原因有通氣器結(jié)構(gòu)不合理和通氣器位置選擇不當(dāng)，通氣器位置如果選擇不當(dāng)，會在通氣器處持續(xù)不斷地產(chǎn)生滲漏油，如圖6。
齒輪3旋轉(zhuǎn)時甩出的潤滑油直接到達(dá)通氣器位置，并形成一定的油壓，使通氣器產(chǎn)生滲漏。設(shè)計(jì)時通氣器應(yīng)避開這些位置，如果實(shí)在沒法避開，箱體設(shè)計(jì)時可在通氣器位置設(shè)置擋板結(jié)構(gòu)。
四大系列減速機(jī)在出廠前已按標(biāo)準(zhǔn)加注潤滑油，減速機(jī)在運(yùn)行時，齒輪嚙合和軸承的摩擦等產(chǎn)生熱量，減速機(jī)內(nèi)部溫度將不斷升高，因減速機(jī)容積不變，空氣的膨脹將使減速機(jī)內(nèi)部壓力不斷上升，如通氣器不開啟，過大的內(nèi)部壓力，會使密封蓋防彈出及油封唇口外翻，導(dǎo)致漏油。減速機(jī)在運(yùn)行時，內(nèi)部最好與外界隔絕以防水汽與粉塵進(jìn)入，破壞油封密封性能和齒輪嚙合性能。所以四大系列減速機(jī)要求通氣器在常態(tài)運(yùn)行時封閉和當(dāng)壓力達(dá)到一定值時開啟。
在減速機(jī)行業(yè)，通氣器的結(jié)構(gòu)非常多，常用通氣器如圖7～圖9。
圖7是一種常通式通氣器的代表，通氣孔有朝下的，也有在側(cè)邊的，還有迷宮式的。因?yàn)槭浅Ｍㄊ降?，所以不符合四大系列減速機(jī)對通氣器的要求；圖8的通氣器在運(yùn)輸時用閥芯堵塞，在使用時將閥芯拔出，成為通式通氣器，運(yùn)行時水汽、粉塵等容易進(jìn)入減速機(jī)；圖9的通氣器在使用時，減速機(jī)內(nèi)部需要一定的壓力才能開啟，這類通氣器基本符合要求，但在運(yùn)輸時密封不可靠。我公司通過多年的研究，開發(fā)出一款通氣器，如圖10。
在防塵墊圈7與密封圈4的雙重密封作用下，在運(yùn)輸時潤滑油不會泄漏；在減速機(jī)運(yùn)行時，拔掉防塵墊圈7，在密封圈4的密封作用下，外面水汽、粉塵等異物不能進(jìn)入減速機(jī)，當(dāng)減速機(jī)內(nèi)壓力大于彈簧2的壓力時，閥芯3向上移動，氣流通道導(dǎo)通。由于減速機(jī)內(nèi)部壓力大，氣流向外沖，所以這時外面水汽、粉塵等異物不能進(jìn)入減速機(jī)，當(dāng)減速機(jī)內(nèi)壓力小于設(shè)定值后，閥芯3向下移動，通氣器進(jìn)入密封狀態(tài)。
3結(jié)語
杭州杰牌傳動科技有限公司是以生產(chǎn)四大系列減速機(jī)為主業(yè)的減速機(jī)專業(yè)企業(yè)，經(jīng)過數(shù)年的研究與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，成功地解決了減速機(jī)的可靠性問題，使產(chǎn)減速機(jī)成功替代了進(jìn)口減速機(jī)，為我國減速機(jī)行業(yè)做了貢獻(xiàn)。
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