浮动油封(采掘机械浮动油封失效的原因分析及改进措施)

Posted 2023-05-31

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浮动油封(采掘机械浮动油封失效的原因分析及改进措施)

　　浮动密封是一种刚柔耦合的机械式密封，具有结构简单、使用方便、密封可靠、动态补偿等优点，适用于低速重载机械的传动系统。采掘机械广泛采用浮动密封，保障了大直径转动输出处润滑油的高效密封，提高了传动系统的功率体积比，适应了煤矿井下恶劣的工作环境，但在应用中发现，同一型号的采掘机械产品浮动密封的使用寿命偏差较大，造成设备检修、维护方面的困扰，需深入分析，提出改进措施，使浮动密封使用寿命趋向一致。

　　浮动油封失效的表现

　　采掘机械浮动油封良好的运行状态是设备运行后，浮动密封面不渗不漏，外围缝隙可见润滑油痕迹。

OTHELLO（奥赛罗）浮动油封

　　失效的直接表现为润滑油渗漏，不论是油滴状还是线状流出，均可判断为浮动油封失效。

　　浮动密封失效主要包括弹性密封体失效、浮封环失效和浮封座失效 3 类。

　　弹性密封体失效包括密封体扭转、位移、破损和断裂;

　　浮封环失效包括密封面损坏、偏磨、烧结和环体断裂;

　　浮封座失效主要为安装面失效和基座松动。

　　浮动油封失效的原因

　　浮动油封失效除了自身的质量问题外，主要有设计、加工制造、使用维护三方面原因。

　　1、设计原因

　　①浮动油封的间隙 A 值超出zui 佳的 A 值范围间隙 A 值符合产品的标定要求，浮动油封才能发挥良好的密封效能、达到合理的寿命，如果产品设计只进行主尺寸校核，不代入公差进行尺寸链计算，易造成A 值超出zui 佳使用范围;部分设计中，浮封座轴向没有完全固定如图 2 所示，造成浮封座在外力作用下大范围窜动，浮动油封承受频繁变化的轴向力而加速损坏;

　　②静态浮封环与回转浮封环的同轴度精度低浮动油封包含静态浮封环和回转浮封环，2 个浮封环运行过程中需高精度同轴，精度不足时会出现偏磨，损坏密封面。设计中一般会对浮动油封安装座、固定壳体等提出较高的同轴度要求，但大部分会忽视轴承游隙的影响，当回转浮封环由圆锥滚子轴承成对安装支撑时，轴向游隙在整体结构上派生的径向间隙会造成较大的同轴度偏差;

　　③缺乏阻止外部物料挤入的机械式防护结构采掘机械工作中会产生大量的破碎物料及粉尘，部分物料及粉尘会在外力的作用下挤入浮动油封结构处，部分设计没有考虑浮动油封的应用场所，未在浮动油封安装处设计相应的机械式防护装置，造成物料及粉尘持续不断挤入浮动油封中，导致弹性密封体变形甚至脱落，浮动油封失效。

　　2、加工制造原因

　　①浮动油封座选材不合理

　　部分浮封座选用了铸件材料来降低加工难度，加工面表层下可能存在气孔、砂眼、缩松等缺陷，采掘机械冲击载荷出现频繁，运行较短时间后静态密封处就会出现润滑油渗漏;

　　②密封面的粗糙度不符合要求

　　浮封座加工粗糙度高于要求，会减小摩擦因数，弹性密封体与浮封座会产生相对移动，造成弹性密封体错位损坏;加工粗糙度低于要求，弹性密封体的压缩不足以填充密封表面，造成润滑油渗漏;

　　③安装方式与方法错误

　　浮动油封安装前未进行细致的清洗，采用油或润滑脂来辅助安装，降低了静态密封处的摩擦力，弹性密封体在运行过程中可能产生滑动;采用非专业的安装工具，安装中弹性密封体扭曲，造成弹性密封体运行中产生断裂;浮封座安装缺乏有效的防松措施，造成浮封座松动。

　　3、使用维护原因

　　①润滑油质量不符合要求，更换、加注不及时

　　油品质量问题一方面是由于选用的润滑油不合适;另一方面更主要的是因为润滑油污染，油液中混入杂质尤其是金属杂质，未及时发现并更换，运行中进入密封面，造成密封面损伤。另外如果润滑油缺失得不到及时补充，密封面润滑不良，造成密封面烧结;

　　②未按规定更换浮动油封

　　浮动油封安装磨合后，密封面会产生一个固定的运行轨迹，拆开后密封面的磨损路径不再匹配，重新安装应采用新的密封。设备维修中，部分用户拆开浮动油封后不更换，密封面无法匹配，运行较短时间甚至在试运行阶段即会产生润滑油渗漏;（相关阅读：浮动油封环质量、安装与维护问题 ）

　　③长时间停用设备未全面检查就贸然启动

　　设备长时间停用，浮动油封局部区域长时间得不到润滑，浮封座沟槽中存在的物料硬化固结，不全面检查即启动设备，弹性密封体极易与浮封环之间产生相对运动和错位，浮动油封迅速损坏。

　　改进措施

　　为提高采掘机械浮动油封的可靠性和寿命，结合工程应用中的实际情况，提出改进措施：

　　1、改进浮动油封安装结构

　　设计中避免浮动油封承受外部载荷，充分利用空间，在浮动油封安装处设置有效的机械防护装置和杂质清理空间;

　　2、优化浮动油封的尺寸链控制

　　简化浮动油封安装尺寸链环节，避免不必要的尺寸影响间隙 A值，设计尺寸调整环和 A 值间接测量点，实现间隙A 值可调可测;

　　3、校核径向间隙并控制浮动油封回转偏心量

　　浮动油封初始密封面宽度 2 mm，当偏心量不超过10%，即 0.2 mm 时，能保证长时间可靠运行;

　　4、浮封座选用锻件或板材独立设计

　　避免将浮封座设计在较大零件上，尤其是大型铸件上，应独立为单一功能零件，通过固结方式联接到主体结构上，避免因材料缺陷或加工失误造成损失;

　　5、加强清理和保护，采用专业安装工具

　　采用工业除油污酒精清理浮动油封及相关零件，采用无棉绒布在密封面擦拭一层薄油膜，严禁采用油或润滑脂来辅助安装，应使用专业的安装工具;

　　6、采取技术措施监控润滑油状态

　　应尽可能将油温、油位、油质实时监控等传感技术集成到传动系统中，通过技术手段保证润滑油的数量和品质;

　　7、长时间停用的设备启用前全面检查

　　安装浮动油封的传动系统应先盘动转动部件，在浮动油封得到良好润滑后再启动。

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