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構及工作原理

旋挖鉆機動力頭作為旋挖鉆機關鍵部件，主要由動力驅動機構、動力傳動機構及鉆具驅動裝置等組成，如圖1所示。其上安裝有具備減震和承撞功能的部件。動力驅動機構由液壓馬達和減速機組成；動力箱體通過傳動機構實現(xiàn)增扭和減速作用，同時箱體具備潤滑、密封功能；鉆具驅動裝置通過驅動套及加壓油缸的配合可實現(xiàn)鉆具的扭轉和加壓，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，馬達驅動減速機，減速機輸出端驅動動力箱小齒輪轉動，使與小齒輪嚙合的回轉支撐外圈轉動，回轉支撐內(nèi)圈固定在動力箱體上，而與回轉支撐外圈連接的連接軸、驅動套結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

旋轉鉆機動力頭動力箱內(nèi)齒輪傳動、軸承等關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密封與旋轉軸之間依靠箱體內(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)側的液體傳送效應，防止工作介質(zhì)的泄露，實現(xiàn)旋轉密封的動態(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，旋轉軸與旋轉密封唇口配合處往往會被磨出一道溝槽，旋轉軸表面鍍層出現(xiàn)磨損的同時增大了旋轉軸與旋轉密封之間的間隙，從而徹底破壞了密封的必要條件。

3　引起旋轉密封處滲漏油問題的原因

1、旋轉密封本身質(zhì)量問題

目前旋挖鉆機使用的旋轉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、關鍵部件的質(zhì)量控制

目前動力箱內(nèi)旋轉密封裝配結構一般為:旋轉密封外圈裝配到固定在箱體上的座圈上，旋轉密封內(nèi)圈與旋轉軸配合。

(1)旋轉軸的加工精度:由于密封唇口為線接觸，對旋轉軸摩擦區(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，座圈與旋轉密封配合精度直接影響到旋轉密封與旋轉軸的同軸度，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)齒輪及回轉支承加工精度:齒輪及回轉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密封導致漏油現(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動進人箱體人口、破壞了箱體內(nèi)旋轉密封唇口導致滲漏油現(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支承及2一3個小齒輪嚙合實現(xiàn)動力箱減速及增扭的?；剞D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.回轉支撐的安裝定位，回轉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.回轉支承與齒輪裝配時嚙合側隙的調(diào)整;

e.旋轉軸與箱體同軸度的調(diào)整;

f.座圈與箱體及旋轉軸同軸度的調(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。現(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密封;

(2)嚴格控制關鍵?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：《建設機械技術與管理》2012