齿轮箱输入输出机械密封结构设计的优化

摘 要：采用油润滑的齿轮箱的输入和输出轴都需要进行密封，防止齿轮箱的润滑油流出齿轮箱。齿轮箱的密封效果好，既可以减少齿轮箱润滑油的使用量，又不会对环境造成污染。本文从常见密封机构出发，结合我公司主要产品的输入输出，对比各种结构，综合各个结构的特点，取长补短，进行结构优化。

关键词：密封结构；密封；油漏；输入输出轴的密封

1.齿轮箱常用密封的结构及其特点

图一为最常见的油封密封结构。油封直接安装在透盖的内智口内。其优点是结构简单，密封性能好，可靠性比较高，对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。其缺点是不能承受高压，普通油封的承压为≤0.2Ba，对轴颈加工的粗糙度要求高，制造成本高。如果加工粗糙度不好，油封容易磨损，使用的时间就会减少很多，漏油越来越严重。如果是因为轴颈硬度不够，导致轴颈磨损损坏而漏油，后续没有办法进行简单处理。油封采用的是橡胶材料，该种材料对轴颈的线速度也有要求（一般15m/s），高线速度的旋转轴密封不能采用油封密封，所以所有的高速齿轮箱都是采用的迷宫密封。

图二利用的迷宫型密封，甩油环2（采用三道机械密封）把从轴颈过来的油甩出，通过各个机械密封的回油孔直接回到箱体内部，达到密封效果。

其优点是价格便宜，结构简单，容易加工，寿命长。迷宫型密封的缺点：要求内外压差低，没有防尘作用，在轴的转速非常低的情况下，密封效果不是很好，漏油的概率比较高。

2.优化密封结构的设计

通过了解对各种类型的密封结构、发生漏油的原因和提出解决的方法。密封的优化可以具体以下：

（2.1）通气孔的设计应能使箱体内外均压。

（2.2）设计箱体结构和减速机时，应该能使油不会在端盖、通盖、闷盖等聚积，回油必须通畅。

（2.3）由于密封的承受压力很低，因此必须有较大的回油孔。根据进油口的直径与进润滑油的压力，匹配合适的回油孔，公司通过了大量的试验验证，一般润滑压力下，回油孔的回油面积设计为进油孔面积的4～6倍，油封不能离轴承太近，需留有足够的回油空间；

（2.4）改善供油方式，使润滑油更容易直接回到箱体，不直接冲入端盖、通盖、闷盖等处。

3.改进后的密封结构的如图所示

（3.1）甩油环1和透盖2形成机械迷宫密封，这样既可以减少油封处的润滑油量，又可以降低油封处润滑油的压力，保证流到油封处的油量很少，压力也很低，这样可以延长油封的使用寿命。

（3.2）挡油环在套入油封的端面设计有3X15°的安装角，避免在安装油封的时候损坏油封的密封唇口，挡油环和油封唇口接触的外圆面进行热处理，保证表面硬度在30HRC以上，这样轴套不易磨损，在漏油时直接可以更换油封，也可以降低油封直接安装在轴颈上，轴颈进行热处理的成本。

（3.3）油封安装在透盖外侧的内止口内，油封端面采用压板结构（此压板一般采用剖分结构，两个半圆）。因为油封是橡胶元件，属于老化易损件，此结构可以在不拆输入输出透盖的條件下更换剖分式油封，拆装方便。

图三 1甩油环2油封3轴套 图四1轴承2调整垫圈3压板4密封槽5透盖

图三采用油封密封

图四结构是采用油沟、径向迷宫、毛毡封油圈联合密封。其中，调整垫圈2用弹性定位销固定在迷宫槽。迷宫槽也是用销固定在箱体上，销的位置的剖面图的45°。其原理：轴承出来的油一部分从调整垫圈的油槽回到箱体，另一部分则流向油沟，这样又有一部分油从油沟的斜槽流回调整垫圈的回油孔。剩下则要经过径向的三道迷宫密封槽，迷宫槽设有回油孔，剩下的油则大部分通过回油孔回到箱体，通过迷宫泄出来少量的油又经过斜回油槽回到箱体。这样油可以完全被密封。毛毡封油圈主要是防止外部的杂物进入密封装置内部。毛毡外面有两个半圆挡板，毛毡封油圈磨损后，在不拆卸联轴节的情况下，拆下半圆挡板便可以更换，简单方便。

采用优化后的密封机构具有以下优点

a.迷宫槽采用是整体型（图二中的透盖是含有中分面的剖分结构，中分面需采用铰制孔螺栓固定），降低了加工成本。

b.采用径向迷宫，因此在低转速时比轴向更具有良好的密封效果。

c.在迷宫结构的后面都加了一个毛毡封油圈，既可以防油，又可以防尘。

d.在毛毡封油圈的外面多加了一个5毫米厚的挡板，便于更换毛毡封油圈。

4.小结

密封至今已经成为一个独立的科学，然而密封和漏油一直是机械行业特别是齿轮行业不能完全解决的问题。密封是流体力学，气动学，摩擦学等几门学科的交汇点。公司通过大量的现场实物使用，改进后的密封达到了非常好的密封效果

参考文献：

[1] 宋字义译，O形圈，液压与气动，1980.1。

[2] 盛君嚎，密封（上），液压与密封，1980.3。

[3] 唐金松主编：《简明机械设计手册》，上海科学技术出版社，1982。

[4] 余俊等主编：《机械设计》（第二版），高等教育出版社，1986。

[5 ]李良福，轴的密封技术，润滑与密封，2000.5。

[6] 严气概，机械密封与维修，润滑与密封，2004.8。

[7] 徐灏主编：《机械设计手册》.北京：机械工业出版社，1992。

作者简介：

韩林平（1978-），男，山东青岛，本科，工程师，主要从事船用齿轮箱设备研发和设计工作。

推荐访问:齿轮箱 结构设计 输入输出 密封 优化