蝸輪減速器漏油分析及解決方法*

彭利平

(宜昌測試技術(shù)研究所，湖北 宜昌 443003)

0 引 言

蝸輪減速器具有傳動(dòng)比大和自鎖功能的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工裝配工藝要求高，內(nèi)部存在多處靜密封和動(dòng)密封，在惡劣的使用環(huán)境下，內(nèi)部用于蝸桿蝸輪潤滑的潤滑油常常出現(xiàn)滲漏。通過對宜昌測試技術(shù)研究所2011～2015年生產(chǎn)產(chǎn)品使用的4個(gè)型號蝸輪減速器漏油故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)漏油故障減速器占使用總數(shù)的25%。蝸輪減速器漏油成為我單位產(chǎn)品的主要機(jī)械故障，維修工作耗費(fèi)了巨大的人力、物力、財(cái)力，也影響到我單位產(chǎn)品的形象。因此，有必要從減速器技術(shù)設(shè)計(jì)、裝配工藝設(shè)計(jì)、過程檢驗(yàn)及使用維護(hù)保養(yǎng)等方面對漏油故障進(jìn)行全方位分析，找出故障原因，提出解決方法。

通過對近幾年漏油故障的統(tǒng)計(jì)，漏油故障部位及頻次情況如表1所列。

表1 漏油統(tǒng)計(jì)情況

針對對各漏油點(diǎn)漏油原因進(jìn)行分析，減速箱漏油可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。

1 與油封配合旋轉(zhuǎn)軸表面粗糙度改進(jìn)

使用的四種型號蝸輪減速器在蝸桿及蝸輪軸上均有油封密封，油封為B型內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈。與油封配合的軸表面粗糙度對油封的性能有較大的影響，粗糙度過大會加速油封的磨損，縮短其使用壽命，造成漏油的發(fā)生。旋轉(zhuǎn)軸表面粗糙度要求Ramax=0.8～2.5 μm[1]，經(jīng)過對設(shè)計(jì)圖紙的核查，圖紙上與油封配合的軸表面粗糙度均為6.3，明顯偏大。另外，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈安裝要求，將軸端面導(dǎo)入倒角由原來45°改為最大30°。設(shè)計(jì)圖紙改前狀態(tài)如圖1所示、改后狀態(tài)如圖2所示。

圖1 旋轉(zhuǎn)軸改進(jìn)設(shè)計(jì)前 圖2 旋轉(zhuǎn)軸改進(jìn)設(shè)計(jì)后

2 油封材料改進(jìn)

常用的油封材料有丁腈橡膠、丙烯酸脂橡膠、硅橡膠和氟橡膠，各材料使用轉(zhuǎn)速范圍及溫度范圍如圖3所示。本單位蝸輪減速器所用的內(nèi)包骨架唇形密封圈為丁腈橡膠材料，該材料在耐寒、氣密性和耐多次曲折性方面較差[2]，使用溫度范圍約為：-30～110 ℃。由于本產(chǎn)品使用環(huán)境溫度最低可達(dá)-40，最高70 ℃，超出了丁腈橡膠的使用溫度范圍。參考圖3考慮轉(zhuǎn)速和溫度的油封選擇，選擇既耐寒又耐高溫的硅橡膠油封作為減速器的密封件。

圖3 考慮轉(zhuǎn)速和溫度的油封選擇

3 增加透氣孔結(jié)構(gòu)

蝸輪減速器在使用過程中，蝸桿與蝸輪嚙合會摩擦發(fā)熱，使箱體內(nèi)潤滑油溫度上升。2015年3月，對2臺減速箱做了跑合溫升試驗(yàn)，如圖4所示。減速箱在跑合4 h后，使用熱感溫度計(jì)測量箱體內(nèi)溫度均升高10 ℃左右。溫度的升高使箱體內(nèi)壓力高于外部環(huán)境壓力，會造成油液滲漏等問題。需要為減速箱設(shè)計(jì)透氣孔以平衡箱內(nèi)外壓力，為此將注油孔蓋進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，如圖4所示，在蓋上增加兩個(gè)透氣孔，并加裝一片擋油片，防止蝸桿高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)飛濺的油液從透氣孔流出。

圖4 蝸輪減速器跑合溫升試驗(yàn)

圖5 注油孔蓋增加透氣孔改進(jìn)

4 排油管改進(jìn)

減速器排油管靠壓蓋螺母旋緊時(shí)擠壓三個(gè)航空橡膠板墊片來達(dá)到密封效果的，如圖6所示。這種方法如果內(nèi)孔加工表面不光潔或航空橡膠板老化變形，就會使密封效果變差，且排油管為1 mm厚薄壁鋼管，受力后容易變形，也會造成油液滲漏。將排油管改為排油閥，在裝配時(shí)螺紋涂密封膠，既能使密封可靠，又簡化了結(jié)構(gòu)，為了防止多次拆卸排油閥損壞箱體螺紋[3]，在箱體和排油閥之間增加一個(gè)轉(zhuǎn)接螺母。排油閥結(jié)構(gòu)如圖7所示。

5 箱體漏油分析及制造工藝改進(jìn)

從表1可知，漏油故障部位很多發(fā)生在箱體上，蝸輪減速器箱體主體為鑄鋼件，部分零件焊接組成，存在鑄造缺陷和焊接缺陷。這些砂眼缺陷較隱蔽，肉眼難以觀察發(fā)現(xiàn)，做完油漆后使用初期不會發(fā)生滲漏，一般會在使用一段時(shí)間后才會暴露，也很難發(fā)現(xiàn)具體的漏油位置，常常需要充氣加壓來定位漏油點(diǎn)，現(xiàn)場維修難度大。對于發(fā)現(xiàn)的箱體缺陷一般采用鉆孔后補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修復(fù)，需要投入較大的人力、物力、財(cái)力。因此，最好在早期減速箱生產(chǎn)加工階段能夠發(fā)現(xiàn)箱體缺陷。

在箱體加工階段增加煤油滲透檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，利用煤油良好的滲透性，在箱體外表面涂石灰水，待石灰水干燥后，在箱體內(nèi)壁刷一層煤油，一定時(shí)間后，觀察箱體外表面是否有油漬，有油漬則在該部位有缺陷。通過此方法，可以在早期減速箱生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)箱體鑄造缺陷，盡早采取補(bǔ)救措施。

在減速器總裝完成后，對減速器進(jìn)行氣密性檢測。裝配電機(jī)按額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行跑合4次，每次30 min，間隔10 min，跑合過程中在減速機(jī)內(nèi)加壓0.15 MPa，觀察減速機(jī)是否有油泄露。此方法可以進(jìn)一步檢查減速箱箱體加工質(zhì)量。

通過在蝸輪減速器生產(chǎn)階段增加兩道檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以有效杜絕由于箱體缺陷造成的漏油發(fā)生，近兩年產(chǎn)品沒有箱體漏油情況的再發(fā)生。

6 蝸輪減速器使用保養(yǎng)

蝸輪減速器使用中要注意維護(hù)保養(yǎng)，以延長減速

器零部件及減速器本身的使用壽命。減速器初期磨合及使用一定時(shí)間后，潤滑油內(nèi)會有鐵屑等雜質(zhì)，會加速油封等密封件的磨損；減速箱潤滑油不足會造成蝸輪蝸桿磨損加劇，產(chǎn)生更多的鐵屑雜質(zhì)。減速器維護(hù)保養(yǎng)從以下幾方面做起：

(1) 蝸輪減速器裝配完進(jìn)行跑合試驗(yàn)，跑合結(jié)束后，排出跑合潤滑油，并使用航空洗滌汽油將箱體內(nèi)清洗干凈，待干燥后，加入新潤滑油；

(2) 定期檢查箱體潤滑油液面位置，箱體內(nèi)加入足夠潤滑油，保證油液浸沒蝸桿1/3位置；

(3) 定期更換陳舊潤滑油，更換時(shí)先將箱體內(nèi)清洗干凈后再加入新潤滑油。

7 結(jié) 語

統(tǒng)計(jì)了蝸輪減速器常見的漏油部位，針對性的從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、加工工藝和維護(hù)保養(yǎng)方面分析了各部位漏油的原因，對圖紙進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)，針對減速箱體漏油在加工裝配環(huán)節(jié)增加了煤油滲透檢驗(yàn)和氣密性跑合試驗(yàn)工序，最后給出了減速器維護(hù)保養(yǎng)方法。經(jīng)過以上幾方面措施，蝸輪減速器漏油問題得到較大改善，產(chǎn)品在投入使用后兩年之內(nèi)幾乎無漏油故障發(fā)生，為其他減速箱漏油故障分析及處理具有一定借鑒意義。

[1] 徐 灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2] 孫玉霞.機(jī)械密封技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[3] 吉效科.抽油機(jī)減速器滲漏原因分析及改進(jìn)[J].石油機(jī)械，2010(38)：59-62.