1、2011年第6期 煤矿机电 39 提高采煤机摇臂用浮动油封可靠性的研究冰 宋相坤，炱瑞光，周常飞 (天地科技股份有限公司上海分公司，上海200030) 摘要： 由于浮动油封失效会导致工作面煤尘进入摇臂，造成行星结构损坏，影响生产效率。为 解决这一问题，分析了影响采煤机摇臂用浮动油封使用寿命的因素，研制了浮动油封试验装置。通 过对浮动油封进行相关试验，提出了改进浮动油封可靠性的措施。实践结果表明：延长了浮动油封 的使用寿命。 关键词： 采煤机摇臂；浮动油封；影响因素；改进措施 中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1001-0874(2011)06-0039-03 Research
2、on Reliability of Shearer Ring ArmsFloating Seal SONG Xiang-kun，YUN Ruiguang，ZHOU Chang-fei (Shanghai Branch of TianDi ScienceTechnology Co，Ltd，Shanghai 200030，China) Abstract： In order to solve this problem，the factors that influence use life of shear ring arms floating seal are analyzedThe floatin
3、g seal experiment device is being researchedThe improve methods of improving floating seal 奄reliability are proposed by relevant experimentThe practical results show that the use life of floating seal prolongs Keywords： shear ring avms；floating seal；influencing factor；improving methods 1存在的问题 浮动油封具有
4、结构简单、密封可靠、寿命较长等 优点。目前，采煤机摇臂行星机构输出轴处的密 封多采用浮动油封，其结构如图1所示，它由两个完 全相同的耐磨金属环和O型圈组成。 1一静环膛；2一O型圈；3一动环腔；4一浮封环 图1浮动油封结构 女国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2008BAB36B02)； 天地科技股份有限公司青年基金创新项目(IJ_JJ2011 TDSH-04) 生产实践中，摇臂用浮动油封常难以到预期寿 命而失效。一旦浮动油封失效，则工作面煤尘会进 入摇臂，造成整个行星机构的损坏、影响生产效率和 设备运行经济性。提高采煤机摇臂用浮动油封的可 靠性问题急需解决。 2影响浮动油封使用寿命的因素
5、浮动油封在摇臂上的安装情况如图2所示，图 中压盖相当于静环腔，滚筒连接套相当于动环腔。 l 1一压紧螺栓；2一滚筒连接套；3一压盖；4一浮动油封；5一行星架 图2浮动油封在摇臂上的安装情况 万方数据40 煤矿机 电 2011年第6期 安装时，两0型圈受压缩产生弹性变形而分别压紧 与其接触的两锥面。工作时，0型圈分别与其相接 触的两锥面问形成静密封，在动、静浮封环的密封面 上形成动密封。动、静浮封环密封面的内侧呈锥形 面，以便工作时润滑剂通过毛细作用和离心力进入 密封面，形成一层很薄的油膜，实现密封、润滑和冷 却。 在使用过程中，浮动油封的失效既有动密封的 失效也有静密封的失效，影响浮动油封使用
6、寿命的 因素主要有如下几种原因。 21装配间隙s(见图1)调整不当 浮动油封的密封效果与动、静浮封环密封上的 压力密切相关。压力过小，浮动油封中0型圈的压 缩量就小，无法提供足够的补充预紧力，浮封环或0 型圈一经磨损，就会产生泄漏现象；若压力过大，则 使得润滑油无法进入密封面形成油膜，造成对接面 发热、过度磨损甚至粘结，将大幅降低浮动油封的寿 命。 摇臂装配过程中，浮封环密封面上的压力主要 是通过调节装配间隙Js和拧紧图2中压紧螺栓来保 证的。而在实际装配过程中，无法保证装配间隙s， 即无法保证浮动油封密封面上的压力，是浮动油封 无法达到预期寿命的重要原因。 22浮动油封质量差 O型圈的性能主
7、要指其硬度和耐油、耐温特性。 若0型圈硬度不在规定的范围内，则在装配过程 中，滚筒连接套与端盖问的距离达到装配间隙S时， 动、静浮封环对接面上的压力不是过大就是过小，造 成动密封因压力过大而烧坏或因缺压而漏油 ；0 型圈的耐油、耐温性不好，将造成0型圈早期老化 或塑性变形使得静密封失效。 而浮封环的质量指的是其密封面的耐磨性和形 成油膜的难易程度3。若浮封环材质不耐磨，在使 用寿命周期内浮封环对接面就会严重磨损，造成动 密封失效；有些浮封环虽然耐磨，但不易在浮封环对 接面上形成油膜，使用过程中浮封环粘结烧坏，造成 浮动油封早期失效。 23加工问题 浮动油封对行星机构中的某些零件具有较高的 尺寸
8、精度、形位公差及粗糙度等要求，加工时达不到 这些要求将会出现浮动密封磨损储备量减小、0型 圈磨损、密封面压力过大或过小等现象，造成浮动油 封过快失效 。 24装配问题 在浮动油封的装配过程中，浮封环的背锥或浮 封腔的内锥上不允许有油存在，否则将造成0型圈 与二者间的摩擦力减小而产生摩擦现象，将加速0 型圈的磨损造成静密封失效；浮动油封在往浮封腔 里安装完毕后，0型圈往往有扭曲、缠绕等现象，且 密封面高低不平，这将使得浮动油封在工作过程中 浮动量过大，也会造成浮动油封的早期失效。 25维护问题 浮动油封在使用过程中，摇臂行星机构缺油或 油质脏污起不到要求的润滑作用也是浮动油封动密 封损坏的重要原
9、因之一。 另外，在滚筒装煤的反作用力，采煤机工作一定 时间后，图2中的压紧螺栓易出现松动现象，造成浮 封环对接面上的压力减小，导致动密封失效漏油。 这就要求采煤机检修工在检修采煤机时注意观察油 液的油位和清洁度，定期检查压紧螺栓是否松动。 若出现不达标现象，应立即采取措施。 3浮动油封试验装置的研制 在研究上述因素对浮动油封使用寿命的影响、 比较不同厂家浮动油封的性能的基础上，研制了浮 动油封试验装置，其结构如图3所示。 3 4 5 6 1一支撑座；2一张紧装置；3一电控箱；4一电机； 5一油箱；6一轴组件；7一静环固定座；8一浮封腔 9一动环固定座；10一加载装置 图3浮动油封试验装置结构
10、通过该试验装置，可进行如下试验： 1)能够模拟摇臂用浮动油封的工作环境。通 过图3中的轴向加载装置能够调节装配间隙Js，进 而调节浮封环对接面上的压力，通过油箱调节油液 的油质，并可以通过油箱中的加热器调节油液的温 万方数据2011年第6期 煤矿机 电 41 度。由此可以测量不同工作条件对浮动油封使用寿 命的影响。 2)能够观察浮动油封的装配情况对其密封效 果的影响。如0型圈扭曲装配情况下、密封面与行 星机构轴线不垂直情况下、浮封腔内锥与浮封环外 锥有油等情况下对浮动油封密封效果的影响。 3)能够测量装配间隙Js与浮封环对接面上压 力的一一对应关系，为装配间隙5的调整提供依据； 并可在不同装配
11、间隙s下，测试浮动油封的漏油、温 升与磨损等情况。 4)通过试验数据，能够比较不同厂家浮动油封 的性能并筛选出性能优异的浮动油封供采煤机使 用。 借助该试验装置，对MG5501380WD采煤机 摇臂用浮动油封进行试验，选择两个厂家(A厂和B 厂)产品进行对比。试验得出了浮动油封密封面压 力与装配间隙s的一一对应关系、不同条件下对浮 动油封密封效果的影响程度等。试验结果表明，A 厂的浮动油封在0型圈的硬度、弹性和浮封环的耐 磨性、温升、动态密封特性等方面明显优于B厂产 品。因而在该采煤机摇臂上选用了A厂产品进行 使用。 4提高浮动油封可靠性的措施 根据影响浮动油封使用寿命因素的分析与上述 试验装
12、置的相关试验结果，提高摇臂用浮动油封的 可靠性可采取以下措施。 1)选用质量较好的浮动油封。借助浮动油封 试验装置，能够在相同工作条件下，比较不同厂家浮 动油封性能，筛选出质量较好的浮动油封供采煤机 使用。 2)提高相关零件的设计加工精度。主要指浮 封腔的设计加工精度，并按照设计图纸进行检验，合 格则使用，不合格需加工至合格或作报废处理。 3)规范浮动油封装配工艺，确保在装配过程 中，浮封腔的内锥和浮封环的背锥上无油及其它污 物存在，0型圈没有发生扭曲，浮封环密封面与行星 机构轴线的垂直度在允许范围内，图2中的压紧螺 栓已拧紧并有足够的防松措施等。 4)加强日常维护。在使用过程中，根据规定选
13、择油液型号、油位标准等，并定期更换摇臂行星机构 油液与检修压紧螺栓，确保浮动油封具有良好的工 作环境。 以上措施已在MG5001130WD型、MG550 1380WD型与MG6001540WD型等采煤机上应 用。实践结果表明，浮动油封的使用寿命有了显著 提高，达到了预期效果。 5结语 随着煤矿生产的发展，采煤机的可靠性越来越 受到重视。浮动油封是摇臂的关键零部件，其使用 寿命直接了影响了摇臂乃至整机的可靠性。本文介 绍了浮动油封在采煤机应用上存在的问题，分析了 影响浮动油封可靠性的因素，研制了浮动油封试验 装置并进行了相关试验，提出了提高浮动油封可靠 性的措施，延长了浮动油封的使用寿命。 参考
14、文献： 1翟耐新，高国康，等浮动油封在刮板机上的应用分析J煤 矿开采，2001(3) 2 刘健，仇性启，等橡胶0型圈最大接触压力数值分析J润 滑与密封，2010(1) 3 杨毅，陈从桂浮动油封密封环热喷涂工艺的应用研究J工 具技术，2009(43) 4姜志明，杨柯浮动油封加工和装配方法的探讨J煤矿机 械，2004(8) 、f乍者简介：宋相坤(1980一)，男，助理研究员。2007年毕业于中国 矿业大学机电工程学院(硕士学位)，现在天地科技股份有限公司上 海分公司从事采掘机械设计工作，发表论文多篇。 (收稿日期：20110715；责任编辑：陈锡强) (上接第38页) 在矿井连续采煤机的现场应用中
15、，变频器从未 发生自起动、拒动和误动的现象，达到了预定设计的 技术要求。 参考文献： 1陈维民，邵俊杰连续采煤机在我国的使用J煤矿开采， 1995(4) 2 黄绍服 何庆浅析连续采煤机故障检测技术研究J中国测 试技术，2004(3) 3 R希尔适用于所有开采的机器连续采煤机J世界煤 炭，1998(8) 4任伯峰，陈雷，刘百坚，等电压比较器在检测系统中的应用 J仪表技术，2O(1O) 作者简介：呼守信(1978一)，男，工程师。2005年毕业于太原理工 大学(硕士学位)，现从事煤矿防爆电气方面的研究，发表论文1O余 篇。 (收稿日期：2011一O708；责任编辑：姚克) 万方数据提高采煤机摇臂用浮动油封可靠性的研究作者： 宋相坤， 瑞光， 周常飞作者单位： 天地科技股份有限公司上海分公司,上海,200030刊名： 煤矿机电英文刊名： Colliery Mechanical & Electrical Technology年，卷(期)： 2011(6)本文链接：http:/
