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大型養(yǎng)路機械車軸齒輪箱泄漏原因分析及解決方法

2018-09-11

張京平
（哈爾濱市香坊區(qū)成高鎮(zhèn)人民政府）

　　摘　要：大型養(yǎng)路機械車軸齒輪箱泄漏有諸多原因，對其原因進行分析。鐵路大型養(yǎng)路機械屬于資金密集型、技術(shù)密集型產(chǎn)品，零部件價值都比較高，而由于其功用的特殊性，造成結(jié)構(gòu)都比較復雜，拆裝都不是特別容易、方便。特別是轉(zhuǎn)向架中的輪對及車軸齒輪箱，由于車軸與車輪和車軸齒輪箱中的齒輪、軸承、隔套、隔圈等零件都是過盈配合，且壓裝設(shè)備專業(yè)性強，要求高，所以相對其它零部件，拆裝起來更是困難。本文意在通過對輪對車軸齒輪箱泄漏原因的分析，從而尋求其經(jīng)濟、簡便、可行的維修及解決泄漏的方法。

　　關(guān)鍵詞：大型養(yǎng)路機械；車軸齒輪；車軸齒輪箱；泄漏原因
　　1　泄漏原因分析
　　造成泄漏的原因主要有兩方面：一是，密封面上有間隙；二是，密封兩側(cè)有壓力差。消除或減小任一因素都可以阻止或減小泄漏。但就一般設(shè)備而言，減小或消除間隙是阻止泄漏的主要途徑。密封的作用就是將結(jié)合面間的間隙封住、隔離或切斷泄漏通道，增加泄漏通道中的阻力，或者在通道中加設(shè)小型做功元件，使泄漏物質(zhì)產(chǎn)生壓力，與引起泄漏的壓差部分抵消或完全平衡，以阻止泄漏。根據(jù)以往大修經(jīng)驗，大型養(yǎng)路機械車軸齒輪箱發(fā)生泄漏一般是在車軸與箱體接合處。

　　現(xiàn)在進入大修周期的大型養(yǎng)路機械，其車軸齒輪箱與車軸接合部位，一般使用兩種密封方法。配碴車車軸齒輪箱采用單純的非接觸式迷宮密封，其它車型采用非接觸式迷宮密封加接觸式填料密封或油封（主要是骨架油封）密封。大修車引起泄漏的原因主要有以下幾方面：

　　1）作為大型養(yǎng)路機械箱軸接合部，使用條件比較復雜，既存在往復轉(zhuǎn)動，又存在高、低速轉(zhuǎn)動；
　　2）多在戶外使用，溫度差別極大，自然環(huán)境惡劣；
　　3）密封件超期使用；
　　4）迷宮密封由于其屬于非接觸密封，本身就存在間隙；
　　5）大型養(yǎng)路機械車軸齒輪箱主動軸上都熱裝有齒輪、軸承等部件，多為過盈配合，拆卸繁瑣，總體來說，傳統(tǒng)密封維護不方便，維修時間長。
　　2　解決方法
　　由于輪對及車軸齒輪箱屬于大型養(yǎng)路機械的走行機構(gòu)，具有十分重要的作用，對其密封部件進行維修及更換的話不但需停工檢修，而且需要對其進行退輪及解體。所以為了使僅維修密封部件成為可能，我們就需要尋找不需要退輪就能維修及更換密封部件的可行方法。針對前面提到的大型養(yǎng)路機械車軸齒輪箱所使用的兩種密封方法，我們對應可使用兩種解決泄漏的方法。

圖1

　　2.1引流
　　針對早期配碴車車軸齒輪箱采用迷宮密封的方式，由于輪對不能退輪，這樣迷宮密封及軸承蓋都無法更換，所以我們只能改變一貫的思路，轉(zhuǎn)而通過對箱體做一些改變，來尋求解決迷宮密封本身間隙增大后引起泄漏的問題。通過試驗及觀察，我們發(fā)現(xiàn)，由于箱體本身剖分面上有回油槽，所以在輪對低速運轉(zhuǎn)時泄漏很少，到高速運轉(zhuǎn)持續(xù)一段時間，箱體及潤滑油溫升比較充分后泄漏才比較明顯，由此我們設(shè)想可以通過在箱體軸承座孔下端加鉆回油孔來解決，參見圖1，直徑大約Φ10mm的孔。

　　由于是在軸承外側(cè)鉆孔，潤滑油經(jīng)潤滑軸承后多余的油才會經(jīng)回流孔回流到箱體內(nèi)，所以并不會因為多余潤滑油的回流而影響到軸承的潤滑。這樣就避免了因回流孔的存在而導致軸承潤滑不良。加回流孔前后密封處狀態(tài)對比如圖2、圖3。圖2加回流孔前密封處狀況，泄漏的潤滑油已經(jīng)成線狀，圖3為加回流孔后密封處狀況，無泄漏。

圖2

圖3

　　2.2雙剖分式油封密封
　　（1）剖分式油封的發(fā)展
　　剖分式油封特別是雙剖分式油封是Z近一些年才開發(fā)使用的一種密封方式，然而，單剖分雖然容易實現(xiàn)，但是卻不能大量推廣和使用，因為單剖分的切口難以實現(xiàn)彈性補償，膠水粘接往往會造成剖分處硬度過高而影響壽命，切口愈合性也很差。其次，傳統(tǒng)的高摩擦因數(shù)材料，即使不剖分其壽命也不長。沒有經(jīng)過材料升級的單剖分密封往往沒有良好的密封效果和使用壽命。所以這種剖分形式未能大量推廣和使用。

　　為彌補剖分對密封性能的影響，研究人員研發(fā)出了雙剖分雙鎖固油封，這種油封由內(nèi)外環(huán)交錯形成，靜止的安裝在設(shè)備機架中的彈性外環(huán)和保持在外環(huán)中的彈性內(nèi)環(huán)，內(nèi)環(huán)套裝在設(shè)備的轉(zhuǎn)軸上，并且相對于外環(huán)保持靜止，兩個剖分點都有各自的鎖固方式，采用時鐘55’及5’的交錯接口，如圖4所示。剖分處骨架兩端口在自由狀態(tài)下有微量間距，對接后密封主體剖分端面自動形成微量擠壓配合，通過交錯接口有效確保彈性補償和密封性能。打破了傳統(tǒng)骨架油封不能剖分的常規(guī)，開辟了密封技術(shù)的新領(lǐng)域。而內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)形成了復雜的密封通道，包括嵌裝在外環(huán)中的彈性抱緊環(huán)和嵌裝在內(nèi)環(huán)中的軸型彈簧，外環(huán)還采用專用工具成型的球孔式切口，在提高密封能力的同時，保障徑向和軸向的雙向鎖定，實現(xiàn)剖分端面的輔助定位和自動鎖緊，在振動及跳動工況下不會松脫。另外，此種油封還根據(jù)溫度、速度的不同采用摩擦因數(shù)極低的不同新型材料進行材料升級，并兼顧不同材料的彈性系數(shù)、摩擦因數(shù)、耐溫性能及材料之間的熱膨脹系數(shù)對密封性能及壽命的影響。相比普通油封，雙剖分雙鎖固油封的安裝無需退輪及開箱，只需拆下軸承蓋拉開油封接口，套到軸上的密封位置。安裝后由于其接口合理交錯形狀記憶性好，確保了彈性補償和密封性能。經(jīng)過選用優(yōu)質(zhì)材料，摩擦因數(shù)極低，提高了油封壽命。且現(xiàn)已實現(xiàn)無模具加工，無規(guī)格限制，因此適應性及實用性好。

圖4

　　目前，隨著設(shè)計不斷地優(yōu)化，材料不斷地升級，該項產(chǎn)品已被廣泛運用于汽車、工程機械、冶金、電力、石油、機床、化學等行業(yè)及其重要工程，使用壽命也達到傳統(tǒng)骨架油封的標準，而且隨著其拆裝的簡單及便利，無形當中也延長了該密封方式的使用壽命。

　　（2）在大型養(yǎng)路機械上的應用優(yōu)勢
　　對于大型養(yǎng)路機械車軸齒輪箱來說，無論是進口還是國產(chǎn)，較多采用非接觸式迷宮密封加接觸式填料密封或油封密封的組合方式或單純采用雙油封密封方式。填料一般為毛氈，油封一般采用骨架油封。以圖5所示為例。

圖5

　　如前面提到的，雖然迷宮密封屬于非接觸式密封，是較理想的動密封，但由于其不能夠彌補車軸徑向跳動造成的間隙加大問題，所以對存在徑向跳動的輪對，使用較長時間后一般密封效果不是很好。而毛氈一般在低速、常溫下對潤滑脂及灰塵、顆粒等密封效果還可以，但對潤滑油，特別是高速、高溫條件下形成的低粘度潤滑油密封效果不理想。且由于毛氈摩擦因數(shù)大、自潤滑性、形狀尺寸的記憶性很差，很容易在密封處產(chǎn)生間隙，進而導致密封失效。對于骨架油封來說，達到使用年限后再好的油封都會慢慢失效，而換油封都得退輪，成本上更是得不償失。

　　為了解決上述不方便，同時使維修在成本允許條件下成為可能，我們可在原安放毛氈或油封處采用與安裝空間相符的雙剖分雙鎖固油封替換，如圖6所示。這樣在不需要退輪及開箱的情況下，甚至都不用將車架起，在施工現(xiàn)場就可以進行操作及維修作業(yè)。大大降低了維修成本及時間消耗。

圖6

　　3　結(jié)語
　　由于現(xiàn)在的加工水平已能滿足根據(jù)原有安裝位置尺寸確定油封的加工尺寸，使油封外徑與壓蓋內(nèi)表面形成過盈配合，油封高度略高于壓蓋深度，這樣就可保證雙剖分式油封在軸承透蓋上的固定。通過對鐵路大型養(yǎng)路機械車軸齒輪箱泄漏問題的分析及解決方法的摸索、試驗及應用，一方面積累了維修經(jīng)驗，更重要的是大大降低了維修成本。而雙剖分式油封，雖然目前還沒有在大型養(yǎng)路機械上應用的實例，但由于其目前在許多行業(yè)及重要工程中的成功應用，也不失為一種技術(shù)儲備及修理備選方案。而這些工作及探索都將為公司大修工作的全面展開及可持續(xù)發(fā)展夯實堅實的基礎(chǔ)。

來源：《科學與財富》2016年2期