混凝土攪拌機行星減速機軸端漏油分析

王 松，張增輝，李玉良，林 琪

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

混凝土攪拌機用行星減速機作為傳動系統(tǒng)的核心零部件，其可靠性直接影響著攪拌機的正常運行。根據(jù)目前市場反饋，減速機故障較頻繁，主要表現(xiàn)為輸入端漏油。本文從輸入端的結(jié)構(gòu)及力學(xué)分析出發(fā)，結(jié)合實際故障特征，分析了影響軸端密封的各種因素，并提出相應(yīng)的改進措施。

1 結(jié)構(gòu)特征

攪拌機用行星減速機的結(jié)構(gòu)(圖1)。輸入端主要由小傘齒軸、錐軸承、軸套、墊片、止動墊圈、圓螺母、套筒、密封圈、端蓋、法蘭等組成。小傘齒軸依靠兩錐軸承定位，圓螺母壓緊錐軸承，墊片用于調(diào)節(jié)錐軸承的預(yù)緊力。運行時，V 帶驅(qū)動大帶輪轉(zhuǎn)動，大帶輪驅(qū)動法蘭轉(zhuǎn)動，法蘭依靠平鍵驅(qū)動小傘齒軸轉(zhuǎn)動。兩密封圈用于防止齒輪油的泄漏。

2 漏油分析及改進措施

因密封完全依靠兩密封圈，故一旦漏油，則說明密封圈損壞，影響密封圈密封性能的因素主要有裝配工藝、磨損、徑向載荷、小傘齒軸松動等。

2.1 裝配工藝

密封圈裝配時要求必須對正，不得歪斜，以免降低密封性能。實際裝配中通常依靠壓板加錘擊的方式裝配，因密封圈端面無定位面，故很難保證密封圈在裝配中完全對正，這在一定程度上降低了密封圈的密封性能。

圖1 減速機結(jié)構(gòu)

改進措施：制作密封圈端面定位工裝，如圖2 所示，當密封圈壓至定位板端面，即保證密封圈對正，該方法簡單可靠，易于實現(xiàn)。

圖2 密封圈裝配工裝

2.2 鐵屑磨損

減速機首次使用在約100h 即需更換齒輪油，但多數(shù)客戶并未嚴格執(zhí)行，這使得齒輪油中混入大量的鐵屑（因初期齒輪跑合產(chǎn)生）。這些鐵屑積聚至密封面處，加劇密封圈的磨損，造成早期漏油故障。

改進措施：要求客戶必須定期更換齒輪油，并對減速機內(nèi)部作定期清洗，以保證良好的潤滑工況。

2.3 徑向載荷

減速機大帶輪受力狀況如圖3 所示，大帶輪受V 帶的拉力F1、F2。F1、F2為帶輪提供轉(zhuǎn)矩的同時，其合力對帶輪產(chǎn)生一個較大的徑向力，該合力作用在減速機小傘齒軸上。

圖3 大帶輪受力

通過監(jiān)測，獲得工作時電機電流變化曲線（圖4）。通過計算可獲得工作時負載產(chǎn)生的徑向力曲線（圖5），最大值約2 500N，均值約1 500N。根據(jù)帶輪傳遞扭矩主要依靠V 帶與帶輪的摩擦力，故V 帶需具備一定的漲緊力，經(jīng)計算可得漲緊力約為5 200N，因此工作時減速機小傘齒軸在徑向上將受到負載徑向力與V 帶漲緊力的合力（圖6），可以看出此時的徑向力遠大于負載徑向力。因徑向力過大，使得小傘齒軸處軸承的摩擦力較大。同時因小傘齒軸轉(zhuǎn)速較高，使得軸承處大量放熱，導(dǎo)致齒輪油潤滑性能下降，密封圈性能下降，磨損加劇，降低壽命。經(jīng)監(jiān)測，減速機運轉(zhuǎn)時小傘齒軸處的溫度高達70℃，這是造成早期漏油的主要原因。

改進措施：因小傘齒軸處的溫度主要取決于轉(zhuǎn)速與徑向載荷，又因攪拌轉(zhuǎn)速為定值，故本文著重從降低徑向載荷出發(fā)，將V 帶傳動更換為同步帶傳動。同步帶傳動主要依靠帶齒傳遞扭矩，無須較大的預(yù)緊力。經(jīng)計算，換成同步帶后帶的漲緊力約1 800N，遠小于采用V 帶時的5 200N。圖7 為使用同步帶與V 帶時小傘齒軸的徑向力曲線圖。經(jīng)監(jiān)測，使用同步帶后減速機小傘齒軸處的溫度約55℃，有效提升了密封性能。

2.4 小傘齒軸松動

圖4 電機電流變化曲線

圖5 負載徑向力變化曲線

圖6 小傘齒軸徑向力變化曲線

由圖1 可知，小傘齒軸依靠圓螺母壓緊錐軸承實現(xiàn)軸向定位。但在實際使用中，因減速機頻繁啟停，且負載不斷變化，使得小傘齒軸受交變載荷作用，并伴有沖擊載荷。這導(dǎo)致圓螺母處的止動墊圈變形脫離鍵槽，圓螺母松動，使得小傘齒軸軸向定位失效，并在帶輪徑向力作用下?lián)u擺晃動，造成小傘齒軸與密封圈不同軸，產(chǎn)生漏油故障。圖8 為故障后拆下的變形的止動墊圈。

圖7 同步帶、V帶徑向力變化曲線

圖8 止動墊圈變形

改進措施：如圖9 所示，將圓螺母換成軸套，并在端部增加壓板。利用壓板壓緊法蘭，法蘭壓緊軸套，軸套壓緊錐軸承即可實現(xiàn)小傘齒軸的定位，該方式定位可靠，無松動風(fēng)險。

圖9 改進后的小傘齒軸定位方式

3 結(jié)語

造成減速機早期漏油的因素很多，既有設(shè)計、制造中的因素，也有使用中的各種因素。通過相應(yīng)的改進措施，可有效改善輸入端的密封性能，提升密封可靠性。