淺談工程機(jī)械定軸式變速箱旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封機(jī)理及失效分析

覃希昌

（柳州市工業(yè)投資項(xiàng)目服務(wù)中心，廣西 柳州 545006）

目前，市場(chǎng)上的裝載機(jī)、壓路機(jī)等工程機(jī)械普遍以定軸式變速箱為主。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變速箱必須要處在正常穩(wěn)定的檔位工作油壓下進(jìn)行。穩(wěn)定的檔位工作油壓離不開(kāi)對(duì)密封環(huán)實(shí)施密封，而保障動(dòng)密封的基本條件之一在于降低泄漏。

裝載機(jī)、壓路機(jī)等工程機(jī)械在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)檔位壓力不夠穩(wěn)定、處在怠速環(huán)境中的發(fā)動(dòng)機(jī)壓力不夠大等難題。由于密封環(huán)位置隱蔽，處在變速箱內(nèi)部，因此在實(shí)施維修養(yǎng)護(hù)工作、排除變速箱故障時(shí)困難較大。為增加變速箱的穩(wěn)定性和可靠性，延長(zhǎng)維修時(shí)間間隔，筆者在文中就機(jī)械工程的密封機(jī)理進(jìn)行了有效分析，并研究了一系列工藝技巧和改進(jìn)措施，愿與廣大同仁共勉。

1 分析定軸式變速箱旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封存在的問(wèn)題及密封原理

與國(guó)際高端名牌相比，我們國(guó)家工程機(jī)械的整機(jī)指標(biāo)——機(jī)械的穩(wěn)定性、大修時(shí)間間隔、平均故障間隔時(shí)間等相對(duì)比較落后。通過(guò)客戶反饋信息我們得知，主機(jī)產(chǎn)生障礙的關(guān)鍵原因在于變速箱檔位問(wèn)題。

定軸式動(dòng)力換檔變速箱的工作原理為：在壓力油液的推動(dòng)和摩擦片的緊密結(jié)合下，活塞進(jìn)行動(dòng)力的傳遞與檔位的轉(zhuǎn)換，只有檔位壓力處在規(guī)定的范圍內(nèi)，且有較高的穩(wěn)定性時(shí)，才能保證活塞有足夠的壓力。

離合器軸上旋轉(zhuǎn)密封和進(jìn)油端蓋處旋轉(zhuǎn)密封是最主要的檔位密封部位。之所以出現(xiàn)怠速環(huán)境中發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱檔位壓力不夠、某種檔位缺乏、變速箱檔位壓力低等各種問(wèn)題的原因就是在于離合器軸上旋轉(zhuǎn)密封和進(jìn)油端蓋處旋轉(zhuǎn)的密封具有不可靠性。檔位壓力不夠、檔位缺乏、檔位壓力的不正常又常常引發(fā)變速箱變熱、主機(jī)工作實(shí)效等現(xiàn)象，問(wèn)題嚴(yán)重的時(shí)候，會(huì)直接大面積地?zé)龤ё兯傧淠ゲ疗?/p>

2 對(duì)定軸式變速箱旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封的密封機(jī)理分析

進(jìn)油端蓋處的壓力油密封是來(lái)自變速箱操縱閥壓力油進(jìn)入變速箱內(nèi)部的第一道轉(zhuǎn)折。由于此處的離合器軸旋轉(zhuǎn)極為迅速，因此密封環(huán)一方面要具有良好的靜密封；另一方面，還要具備良好的動(dòng)密封。優(yōu)質(zhì)的密封對(duì)密封槽和密封環(huán)均有較高的要求。

在工作狀態(tài)下，密封環(huán)壓力油與軸密封槽槽側(cè)壁及內(nèi)孔緊緊帖合；而在非工作狀態(tài)下，密封環(huán)與槽產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，正是由于之間的相對(duì)滑動(dòng)，造成了密封環(huán)的磨損，進(jìn)而造成壓力油內(nèi)泄，形成壓力偏低直至出現(xiàn)主機(jī)故障。

3 闡述目前的工藝方法

3.1 齊槽方法

為提高粗糙度要求，我們嘗試了以下齊槽的方法：第一步、計(jì)算槽的形狀，兩側(cè)及軸向尺寸留出約0.5 mm的余量。第二步、半精車槽，流出大約0.2 mm的余量。第三步、最后一次走刀，精細(xì)車槽，以提高槽側(cè)及槽底粗糙度。

3.1.1 齊槽方法的缺點(diǎn)

第一，由于切削時(shí)多刃參與切削，切屑受切槽兩側(cè)的磨擦和擠壓嚴(yán)重，切削力比車外圓時(shí)大將近30%，容易產(chǎn)生振動(dòng)。

第二，切削處于封閉、半封閉狀態(tài)，散熱面積較小，熱量集中在刀刃上，加快了刀具磨損。

第三，切屑排出時(shí)磨擦阻力加大，斷碎的切屑卡塞在切槽中而引起振動(dòng)，并對(duì)粗糙度產(chǎn)生破壞。

3.1.2 齊槽方法安裝的嚴(yán)格要求

第一，為避免發(fā)生振動(dòng)，不能過(guò)度延伸刀桿。

第二，工件的軸線要與主刀刃保持平行。

第三，工件的回轉(zhuǎn)中心線與刀桿中心線垂直。

3.2 研磨工藝

為滿足產(chǎn)品的使用要求，我們對(duì)密封槽采取了研磨工藝。

3.2.1 研磨原理

第一，研磨概念。研磨是一種用研磨工具和研磨劑從工件表面上去除一層極薄金屬的精密加工方法。這種方法能提高工件表面的粗糙度，降低工件表面的微觀不平度。經(jīng)研磨后的零件，具有較高的耐磨性、抗蝕性和疲勞強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)了零件的使用壽命，極大改善了密封環(huán)的密封性能。

第二，研磨用具。研磨所用的研具的材料硬度較被研件低。研磨時(shí)，將磨料涂在研具表面上，在受到壓力后嵌入研具表面而成為無(wú)數(shù)微小刀刃，研具和零件之前作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使磨料對(duì)零件產(chǎn)生微量的切削與擠壓，在零件表面去除極薄的一層金屬。

第三，研磨工具的選擇。作為研磨加工中確保被研零件幾何精度的重要因素，對(duì)研磨工具、研磨材料、研磨精度和粗糙度都有較高要求。首先，研具材料的組織結(jié)構(gòu)應(yīng)細(xì)密均勻，避免因研具產(chǎn)生不均勻磨損而對(duì)零件的使用質(zhì)量造成影響。為保證研磨劑中的微小磨粒充分嵌入研具表面中去，與被研零件的硬度相比，研磨工具表面硬度應(yīng)稍低一些，這樣微小磨粒才不會(huì)嵌入零件表面中去。為確保被研零件的尺寸精準(zhǔn)度和形狀精準(zhǔn)度，研磨材料還應(yīng)當(dāng)具備充足的耐磨性。

因此，在實(shí)際工作中，我們通常選擇與灰鑄件相比更容易嵌存磨粒的球墨鑄件。實(shí)踐證明，球墨鑄件制作的研具，精準(zhǔn)度高、有效性強(qiáng)、成本投入低、操作性好。

3.2.2 常用研磨劑

作為一種由磨料、研磨液和磨料混合調(diào)成的溶劑，研磨劑的調(diào)制和選擇至關(guān)重要。①磨料。磨料的功能是在研磨過(guò)程中起切削作用，磨料與研磨加工的速度、表面粗糙度和精準(zhǔn)度密切相關(guān)。②研磨液。研磨液的功能是在研磨過(guò)程中充當(dāng)調(diào)和磨料、冷卻磨料和潤(rùn)滑磨料的作用，研磨液選擇的正確與否以及質(zhì)量的優(yōu)劣與最終的研磨效果息息相關(guān)。煤油、機(jī)油、透平油都是我們常用的研磨液，煤油的作用在于增加摩擦力，而機(jī)油的作用在于潤(rùn)滑和冷卻。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上方法的實(shí)施有助于解決槽側(cè)粗糙度提高的工藝難題，提高了變速箱的可靠性和穩(wěn)定性。在實(shí)際工作中，密封環(huán)故障的出現(xiàn)還有很多其它的原因，我們應(yīng)當(dāng)密切觀察，對(duì)具體問(wèn)題給予具體分析。

[1]張慶武，王曉輝.工程機(jī)械定軸式變速箱旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封機(jī)理及失效分析[J].機(jī)械技術(shù)與管理，2009（12）.