剖分式密封圈在车轴齿轮箱中的应用

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铁路大型养路机械在中国的铁路养护设备中占有很大比重.各类型的大型养路机械已大量装备到各铁路局和其他铁路施工及养护单位 .随着使用时间的增加.各类易损件也慢慢达到使用期限.需要进行维修更换 .其中车轴齿轮箱使用传统的旋转密封件.漏油问题是困扰技术人员的-个难以解决的问题。

骨架密封圈是大型养路机械车轴齿轮箱轴封的常用件.由于车轴齿轮箱在使用过程中的环境比较苛刻 ：温度高 (最高可达180C)、摩擦线速度高(摩擦线速度可达7n )。

虽然没有达到骨架密封圈的使用极限.但苛刻的使用环境导致骨架密封圈的使用寿命比较短 骨架密封圈的失效将直接导致车轴齿轮箱漏油.这将严重威胁大型养路机械走行系统的安全定期更换密封圈是解决车轴齿轮箱轴封漏油的唯-办法。然而.对于车轴齿轮箱来说，轴用密封圈的更换不仅成本十分昂贵，而且费时、费工、耽误工期，尤其是在施工现场出现问题.更是很难解决。目前更换轴用密封圈的步骤是 ：1)将车体架起，拆下转向架；2)拆下车轴齿轮箱(连带轮轴和轮对)；3)拆下轮对 ；4)更换密封圈；5)安装轮对并重新组装转向架及车体。其中轮对的拆卸和安装需要借助专用设备.在施工现场无法实现.只能返厂维修剖分式密封圈可以解决上述问题。不需要上述传统更换步骤.可以在现场直接更换。同时.剖分式密封圈的技术参数也满足大型养路机械车轴齿轮箱对密封圈的使用要求剖分式密封圈承压能力较弱.但所有大型养路机械车轴齿轮箱上都有呼吸器.车轴齿轮箱的内部压力都接近大气压.可默认为零压力。

这正好回避了剖分式密封圈的弱点1 剖分式密封圈的结构及技术参数图 1 剖分式密封圈外观具有扣形结构的剖分式机械密封圈.接头端部各有-个形状为半圆柱体或(长方体)的具有半横截面尺寸的台阶.两端部的台阶方向相反.台阶上分别有能够对正扣紧的挂扣和凹槽.密封圈左端的半截面台阶上的挂扣-侧有连接导引面.另-侧有-定弧形的凸起截面.密封圈右端的半截面台阶上也有相同形状但方向正好相反的挂扣.凹槽底部和连接导引面后部装有粘结材料.密封圈接头两端面台阶的高度作者简介：张文丽，女，工程师，昆明中铁大型养路机械集团有限公司。

150图 2 密封圈安装接口相等，挂扣顶面长度小于凹槽开口长度。采用挂扣式接头联结，保证了密封的紧密性与可靠性。采用-端剖分式或两端剖分式，结构简单，安装、维修与更换方便。

主流剖分式密封圈技术参数 ：温度 ：200C；线速度：≤20Is。

2 剖分式密封圈在车轴齿轮箱使用方法及设计计算大型养路机械的市场保有量已经超过千台.剖分式密封圈的各项参数必须兼顾已售车辆的使用。由于大型养路机械使用环境、接口、车轴等特殊性.在保证密封的可靠性的同时要保证使用过程中密封圈不对车轴产生损伤。市场上现有的标准件均不满足使用要求.必须特殊定制。

2.1 安装接口设计以08-32C车轴齿轮箱为例。如图 2所示 ，密封圈安装法兰的槽深为38ram.密封圈采用冗余安装设计，并列安装两个密封圈，单个密封圈厚度为 15mm，轴向留有 8ram间隙。由于车轴采用低碳钢制造，与密封圈接触部位无法实现局部强化热处理.车轴与密封圈相对摩擦速度为7m/s，无法承受如此激烈的摩擦 .车轴与密封圈摩擦必须安装高硬度耐磨套(20Or摩擦表面硬度大于 HRC52，表面粗糙度小于 1.6).耐磨套与车轴之间采用过盈配合安装2.2 密封圈基体材料选择Ⅲ根据密封圈的使用环境选择.大型养路机械车轴齿轮箱密封圈使用环境要求如下：1)材料耐油(重负荷齿轮油)；2)高温(18O℃)：3)耐磨(最大摩擦线速度7m/s)。

车轴齿轮箱属于A类件.密封圈关系到整个车轴齿轮箱的安全。

所以选材时尽量选性能比较好的材料。FFKM(全氟橡胶)密封圈有非常优秀的耐化学腐蚀性能，耐酸、碱、酮、酯、醚、强氧化剂等绝大多数科技信息 0机械与电子o SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2013年 第 l5期已知的化学品。最高耐热可到300C。通常用于解决复杂环境的密封问题，价格稍贵，密封效果好 ，并且可使用于非常严格的环境中。

综上所述 .剖分式密封圈的基体材料采用全氟橡胶是比较合理的选择。

2.3 油封设计2.3.1 结构形式图3 油封结构形式剖分式密封圈的密封圈结构形式如图3所示.全氟橡胶基体与壳体之间采用过盈配合 .过盈量取 O.15～0.35ram.基体唇口与轴之间过盈量取 1.5ram。由两个密封圈组合而形成密封结构.如图2所示.密封结构对油封内腔形成单向密封.防止单向泄漏。

2.3.2 弹簧尺寸由于车轴齿轮箱内外存在压差.而且内部压力大于外部压力.弹簧刚度决定了密封唇口对轴的径向力.要保证密封效果.通常取弹簧钢丝直径为 0.3～0.4mm，弹簧中径取 2-3mm，弹簧装人密封圈后，弹簧本身应拉长 3%～4%2.3.3 剖分式密封圈摩擦功率计算I2]密封圈摩擦力 F F-aoFo(N)2- - 密封圈摩擦力矩T rFx： rd oo(N.cm)- 。2- 密封圈摩擦功率 P Jp (kw)式中： --轴直径，cm；f --轴圆周单位长度摩擦力 ，foO.3-0.5N/era，当密封压力较大者取上限：n- - 轴的转速.r/rain以D08-32C车轴齿轮箱 (轮对直径 920ram.密封圈摩擦副直径24Omm)为例，以设计时速 lOOkm/h计算，do24cm，n577rpm，f0取 O.5N/cm。

经计算 P0.27kW。由于该部位的散热条件较好 。0.27kW 功率较小.所产生的热能不会导致密封圈及车轴超出温度限制.因此该密封圈完全满足使用条件。

3 结论可剖分式密封圈安装和拆卸很方便.在各种重型机械产品中得到广泛运用 ，经特殊定制的剖分式密封圈具有耐磨、耐高温、耐油等特点.完全满足大型养路机械车轴齿轮箱轴用密封圈的使用要求 ∩作为现有骨架密封圈的替代品 此项改进设计解决了大型养路机械车轴齿轮箱轴用密封圈更换贵、更换难的问题，在-定程度上提高了大型养路机械的维修性和实用性。