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            采煤机浮动油封改良分析
            添加:2020-9-15 11:12:32    游览:616    来源:网络

              摘 要:采煤机截割部运行工况比较差,长时间运行后容易出现动油封油的情况,并可能进一步导致行星减速器损坏,影响采煤机正常运行。针对浮动油封运行可靠性偏低的问题,分析了影响其可靠性的主要因素,并针对性地提出了改良措施,希望对采煤机运行管理具有借鉴意义。

              关键词:采煤机;浮动油封;改良;可靠性

              0 引言

              浮动油封具有抗污能力强、密封性好等特点,被广泛应用于采煤机行星机构输出轴位置。而相关调查结果显示,采煤机浮动油封系统常常出现漏油故障,并且浮动油封的使用寿命比预想的要低很多。浮动密封系统漏油故障会影响行星机构正常运行,进而对采煤机割煤作业造成影响,降低了矿井生产效率。因此,研究浮动油封工况条件,有针对性地对浮动油封系统进行改良设计,将有助于提升采煤机运行效率,保障矿井生产的正常进行。

              1 问题的提出

              现阶段,采煤机浮动油封使用最多的类型有两种,即 DO 型和 DF 型。DO 型浮动油封橡胶圈是 O 形,能适应较为复杂的工作环境,缺点是加工程序比较烦琐,在大功率截割部应用比较多。与 DO 型橡胶圈形状不同,DF 型浮动油封橡胶圈形状是矩形,加工安装比较便宜,使用寿命长;同时,DF 型橡胶圈补偿量更大,这有利于降低轴承磨损对密封带来的不良影响。DF 型浮动油封结构组成主要有两部分,即矩形橡胶密封圈和浮环,两者结构尺寸对称,在采煤机运行过程中浮环间发生相对转动。但由于采煤机工作环境比较恶劣,受到潮湿、煤尘、振动等不良因素影响,密封油封可能出现失效和漏油的情况,进一步导致齿轮和轴承因润滑不足而产生损坏,甚至导致整个齿轮减速箱不能正常工作[1-2]

              2 浮动油封密封性差原因分析

              在采煤机截割部安装的 2 个浮动油封分别在油封座上和减速器法兰上,并随着采煤机滚筒一同进行转动。安装在密封腔内的橡胶圈在外界载荷的作用下会产生一定的压紧力,并使其与旋转浮环和静止浮环紧紧贴合在一起。同时,密封腔内的润滑油会在橡胶密封圈和浮环之间形成一层薄油膜,在橡胶圈的弹性轴向力作用下,橡胶圈和浮环得到足够的密封补偿力,从而保证达到良好的密封效果。而采煤机在实际运行过程中,受到不良因素的侵扰,设计应达到的密封效果将会被破坏,使浮动油封失效。结合采煤机实际运行情况,分析造成浮动油封密封性差的原因主要有以下几方面:a) 采煤机截割部浮动油封座生产加工本身存在误差,浮动油封的装配方法不合理,浮封环端面有损伤;b) 橡胶密封圈材质不符合要求,耐磨性不达标,硬度偏低;采煤机截割部润滑油受到污染,或使用不达标的润滑油等;c) 行星减速器轴承维护检查不到位,没有及时更换磨损严重的轴承滚珠子,导致行星架运行不稳定,并出现轴向窜动的情况,进而造成橡胶密封圈超出弹性范围,扩大了浮动油封间隙,并出现漏油的情况;d) 浮动油封位置防尘处理不到位,并在采煤机长时间运行后出现粉尘的大量堆积,造成橡胶密封圈损伤,弹性降低,浮动油封运动受阻,并可能出现损坏;e) 浮环端面有磨损或破坏。这种情况可能是粉尘进入浮动油封或浮环端面压力过大造成,并可能导致浮动油封失效而出现漏油[3-4]

              3 浮动油封改良措施

              浮动油封优化改进的目的主要在于延长浮动油封使用寿命。西安煤矿机械有限公司经过多年实践经验的积累和分析,对如何延长截割机构浮动油封使用寿命,分别从浮动油封的选型、安装前注意事项、安装方法、使用维护、结构优化改进等方面提出以下优化改进方案。

              3.1 优化浮动油封选型

              在浮动油封选型过程中,应选择性能可靠稳定的浮环,其需具有一定的自润滑能力,耐研磨性能良好,能抵抗腐蚀物的侵蚀,并具有较强的抗刮伤能力,这可在很大程度上减少浮环的变形磨损。采煤机截割部一般可选用 DF 型浮动油封,其优势在于安装简易,并能提供较大的补偿量,密封效果更好。

              3.2 规范浮动油封装配

              在正式进行安装施工前,应首先对浮动油封质量进行检查,按照相关标准逐一核对浮动油封质量,检查其是否有腐蚀、破损情况。同时,保证密封腔和浮动密封的清洁。安装时应使用专用工具,避免安装过程中工具划伤浮动油封。将橡胶密封圈压入浮动油封座时,应均匀缓慢施力。

              3.3 合理确定浮动油封装配间隙

              如要延长浮动油封的使用寿命,橡胶密封圈的变形量就必须达到规范所允许的最大值,这样橡胶密封圈所能承受的轴向压力就会更大,浮封环工作状态就会越佳。浮封环采用混合润滑方式,包括流体润滑、干摩擦及吸附膜边界润滑三种,这样浮封环与外界可达到理想的热平衡,此时,浮动油封装配间隙理论上是最佳的。但这种理想状态很难达到,因此只需能尽力达到满足最佳状态最大值即可[5]

              浮动油封的安装间隙主要是指行星减速箱方法兰和油封座的轴向装配间隔,轴向尺寸决定浮环的压紧力数值。轴向尺寸如果达不到规定数值,则可提供的轴向压紧力也偏低,浮动油封密封效果也达不到最佳状态;反之如轴向尺寸偏大,此时虽能提供足够的轴向压紧力,但又会加速密封端面的磨损,缩短油封的使用寿命。截割部浮动油封结构如图 1 所示。确定合理的轴向尺寸需做好两方面工作:a) 测量轴承到轴承座 B 的尺寸 Z,同时单独测量轴承座 B 的尺寸,并将二者的测量尺寸进行比较,如数值不相符则返修轴承座;b) 测量出浮动油封的 X 值和 Y 值 (X 为长度,mm;Y 为宽度,mm) 并计算出二者的差值,将所得到差值与轴向尺寸进行比较,如果不在轴向尺寸的±0.5 mm范围内,则需对方法兰 A 进行返修。

            图 1 截割部浮动油封结构示意图

              3.4 优化防尘结构

              现阶段,采煤机截割部浮动油封外侧使用的是迷宫结构,可有效阻止粉尘进入密封腔。这种结构本身对于防止粉尘进入有很好的作用,但由于迷宫间隙偏大,使得仍有一部分粉尘进入行星减速箱,并在局部位置出现堆积。这种情况不仅影响橡胶密封圈功能而且容易出现漏油情况,并加大了浮环的磨损程度。因此,需在迷宫外侧加设新型防尘结构,安装防尘圈,阻止外界杂物进入密封结构。

              3.5 其他改良措施

              行星减速箱轴承选择双列圆锥滚子轴承与 NCF(参数化) 圆柱滚子轴承,这类型轴承承载能力更强,能承受更大的外界载荷,保证行星减速箱运行稳定性。同时,为了避免固定定心的螺栓出现松动情况而造成方法兰窜动和密封漏油 ,应选择一种新型的 CORDLOCK (绳扣) 防松垫圈。这种防松垫圈具有较强的楔入制锁能力,不会受到外界载荷作用的影响[6-7]

              4 结语

              作为采煤机截割部重要的密封部件,浮动油封的使用性能和寿命对截割部甚至整个采煤机运行可靠性都具有很大的影响。通过调查分析,得出影响浮动油封可靠性的主要因素,针对性地提出改良措施。实践证明,浮动油封改良措施能有效延长浮动油换使用寿命,进一步保障采煤机截割部运行可靠性,值得推广借鉴。

              参考文献:

              [1] 田鹏涛,师磊,秦超.采煤机浮动油封的改进设计[J].煤矿机电,2018(1):80-82.

              [2] 曹志峰.采煤机浮动油封漏油问题研究[J].机械管理开发,2017,32(8):46-47.

              [3] 宋相坤.采煤机摇臂用浮动油封工作条件研究[J].煤矿机械,2015,36(3):85-87.

              [4] 翟雨生,贠瑞光,刘峰.采煤机摇臂浮动油封频繁漏油及损坏的原因分析[J].煤矿机械,2014,35(8):281-282.

              [5] 曹红旭,施平,叶杰杰.采煤机摇臂浮动油封公差调整分析[J].煤矿机械,2013,34(6):197-198.

              [6] 宋相坤,贠瑞光.采煤机用浮动油封装配间隙研究[J].矿山机械,2012,40(9):24-26.

              [7] 宋相坤,贠瑞光,周常飞.提高采煤机摇臂用浮动油封可靠性的研究[J].煤矿机电,2011(6):39-41.(责任编辑:高志凤)

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