旋挖鉆機動力頭滲漏油問題的分析研究

羅菊　李曉亮

（徐州徐工基礎(chǔ)工程機械有限公司）

目前旋挖鉆機動力頭普遍有滲漏油現(xiàn)象發(fā)生。動力頭作為旋挖鉆機的動力驅(qū)動裝置，其密封漏油問題嚴重影響了施工環(huán)境及施工成本，如果漏油嚴重還必須停工更換密封，給施工單位及用戶造成很大的經(jīng)濟損失。

1　旋挖鉆機動力頭主要結(jié)構(gòu)及工作原理

旋挖鉆機動力頭作為旋挖鉆機關(guān)鍵部件，主要由動力驅(qū)動機構(gòu)、動力傳動機構(gòu)及鉆具驅(qū)動裝置等組成，如圖1所示。其上安裝有具備減震和承撞功能的部件。動力驅(qū)動機構(gòu)由液壓馬達和減速機組成；動力箱體通過傳動機構(gòu)實現(xiàn)增扭和減速作用，同時箱體具備潤滑、密封功能；鉆具驅(qū)動裝置通過驅(qū)動套及加壓油缸的配合可實現(xiàn)鉆具的扭轉(zhuǎn)和加壓，帶動鉆桿、鉆頭實現(xiàn)各種地質(zhì)條件下的旋挖作業(yè)。

圖1

旋挖鉆機動力頭主要工作原理是：由發(fā)動機提供動力源分布到動力頭馬達上，馬達驅(qū)動減速機，減速機輸出端驅(qū)動動力箱小齒輪轉(zhuǎn)動，使與小齒輪嚙合的回轉(zhuǎn)支撐外圈轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)圈固定在動力箱體上，而與回轉(zhuǎn)支撐外圈連接的連接軸、驅(qū)動套結(jié)合加壓油缸加壓帶動鉆桿、鉆具鉆進。

2　旋挖鉆機動力箱的密封原理

旋轉(zhuǎn)鉆機動力頭動力箱內(nèi)齒輪傳動、軸承等關(guān)鍵件潤滑是通過箱體內(nèi)齒輪油實現(xiàn)的，而齒輪油的密封是旋轉(zhuǎn)密封與旋轉(zhuǎn)軸之間依靠箱體內(nèi)油膜實現(xiàn)的。由密封唇口控制的液體動壓膜，在液體表面張力的作用下，油膜的剛度恰好使油膜與空氣接觸端形成彎月面，從而產(chǎn)生流向介質(zhì)側(cè)的液體傳送效應(yīng)，防止工作介質(zhì)的泄露，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)密封的動態(tài)密封效果。但在實際施工過程中，動力頭傳動箱經(jīng)常處于惡劣的工況下，對旋轉(zhuǎn)密封唇口及傳動齒輪影響較大;隨著該部件作業(yè)時間的累加，旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)密封唇口配合處往往會被磨出一道溝槽，旋轉(zhuǎn)軸表面鍍層出現(xiàn)磨損的同時增大了旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)密封之間的間隙，從而徹底破壞了密封的必要條件。

3　引起旋轉(zhuǎn)密封處滲漏油問題的原因

1、旋轉(zhuǎn)密封本身質(zhì)量問題

目前旋挖鉆機使用的旋轉(zhuǎn)密封通常為外緣由浸漬棉織纖維制作的彈性體，彈性體和密封唇是硫化成一體，無金屬骨架，密封唇由丁睛橡膠或氟橡膠制作，即使直徑很大仍能保持柔性，起著良好的密封效果。由于此密封是橡膠制品，在制作過程中由磨具壓制成型，所使用磨具精度、控制溫度、制作環(huán)境、密封材質(zhì)的選擇等直接影響到密封本身質(zhì)量。目前旋挖鉆機上所使用大型密封一般用原裝進口密封。進口密封技術(shù)相對較穩(wěn)定，但偶爾也有密封變形、早期反饋等質(zhì)量問題發(fā)生。

2、關(guān)鍵部件的質(zhì)量控制

目前動力箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)密封裝配結(jié)構(gòu)一般為:旋轉(zhuǎn)密封外圈裝配到固定在箱體上的座圈上，旋轉(zhuǎn)密封內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)軸配合。

(1)旋轉(zhuǎn)軸的加工精度:由于密封唇口為線接觸，對旋轉(zhuǎn)軸摩擦區(qū)表面硬度、粗糙度及圓度等要求較高，在制造過程中質(zhì)量能控度底，容易出現(xiàn)質(zhì)量誤差。

(2)座圈加工精度:由于座圈與箱體配合面，座圈與旋轉(zhuǎn)密封配合精度直接影響到旋轉(zhuǎn)密封與旋轉(zhuǎn)軸的同軸度，因此需要較高加工精度，在制造過程中需要嚴格控制其質(zhì)量誤差。

(3)動力箱加工精度:動力箱的加工直接影響到回轉(zhuǎn)支承及齒輪的定位，控制其嚙合尺寸，減少嚙合異常發(fā)生;

(4)齒輪及回轉(zhuǎn)支承加工精度:齒輪及回轉(zhuǎn)支承齒形控制及表面精度能有效控制齒輪嚙合時發(fā)生異響及嚙合時產(chǎn)生細長鐵屑，避免了其細長鐵屑割破旋轉(zhuǎn)密封導(dǎo)致漏油現(xiàn)象發(fā)生。

3、動力箱內(nèi)齒輪油的清潔度

動力箱體內(nèi)齒輪油清潔度本身要求并不高，但由于在工作過程中箱體被污染，從而破壞了其齒輪油清潔度，箱體齒齒輪油被污染的因素主要有:

(1)動力箱內(nèi)有泥漿進入。由于鉆桿在提起過程中，附帶著的泥漿在出孔前沒有完全從鉆桿放水盤處溢出，而隨鉆桿提出孔外，隨著鉆桿的繼續(xù)提升及轉(zhuǎn)動甩到動力頭箱體上。長期堆積在動力箱上的泥漿隨著動力頭的轉(zhuǎn)動進人箱體人口、破壞了箱體內(nèi)旋轉(zhuǎn)密封唇口導(dǎo)致滲漏油現(xiàn)象的發(fā)生。圖2是旋挖鉆機工作時動力頭工況圖：

圖2　旋挖鉆機工作時動力頭工況圖

(2)箱體內(nèi)齒輪傳動時的早期磨損。動力頭動力箱是由大回轉(zhuǎn)支承及2一3個小齒輪嚙合實現(xiàn)動力箱減速及增扭的。回轉(zhuǎn)支承及小齒輪嚙合時必然會出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，而磨損?的鐵屑必然破壞了箱體清潔度。尤其是齒輪加工精度不高時，在嚙合前期會出現(xiàn)細長鐵屑，此鐵屑會割破密封唇口導(dǎo)致油液從密封唇口處滲漏。圖3為齒輪非正常嚙合時產(chǎn)生的鐵屑。

圖3

(3)齒輪油的老化。齒輪油在使用一段時間后必須更換，如不及時更換會出現(xiàn)老化現(xiàn)象?老化后的齒輪油會損壞密封裝配條件，很可能導(dǎo)致滲油現(xiàn)象發(fā)生。

4、動力箱的裝配工藝控制

(1)裝配環(huán)境。動力箱的裝配需要在一個環(huán)境較干凈、完全無外在污染的環(huán)境，在裝配過程中，必須保證徹底清洗干凈所有箱體內(nèi)工件及箱體。

(2)裝配過程中質(zhì)量控制

a.裝配基準的定位，尤其是箱體定位，必須將動力箱固定在工作臺上，不能有任何松動現(xiàn)象;

b.回轉(zhuǎn)支撐的安裝定位，回轉(zhuǎn)支承安裝時擰緊螺栓的擰緊順序;

c.齒輪安裝時軸承的裝配，軸承裝配影響到齒輪的定位;

d.回轉(zhuǎn)支承與齒輪裝配時嚙合側(cè)隙的調(diào)整;

e.旋轉(zhuǎn)軸與箱體同軸度的調(diào)整;

f.座圈與箱體及旋轉(zhuǎn)軸同軸度的調(diào)整。

幾點建議：

影響動力頭滲漏油的原因很多，由于多方面的因素，要想降低此問題的頻繁發(fā)生，只有分析研究引起此問題的根源、嚴格控制每一個質(zhì)量控制點，才能有效減少此問題的發(fā)生?，F(xiàn)我簡單列出幾點供參考:

(1)選擇合適材料的、適合旋挖鉆機工況的旋轉(zhuǎn)密封;

(2)嚴格控制關(guān)鍵?的加工精度;

(3)嚴格控制裝配質(zhì)量;

(4)采取有效措施防止箱體內(nèi)進入泥漿等雜質(zhì);

(5)降低箱體齒輪嚙合磨損程度，及時清理箱體內(nèi)早期磨損的鐵屑;

(6)注意動力頭的保養(yǎng)。

來源：《建設(shè)機械技術(shù)與管理》2012