淺談工程機械定軸式變速箱旋轉動密封機理及失效分析

覃希昌

（柳州市工業投資項目服務中心）

目前，市場上的裝載機、壓路機等工程機械普遍以定軸式變速箱為主。在正常運轉時，變速箱必須要處在正常穩定的檔位工作油壓下進行。穩定的檔位工作油壓離不開對密封環實施密封，而保障動密封的基本條件之一在于降低泄漏。

裝載機、壓路機等工程機械在實際運轉時，經常出現檔位壓力不夠穩定、處在怠速環境中的發動機壓力不夠大等難題。由于密封環位置隱蔽，處在變速箱內部，因此在實施維修養護工作、排除變速箱故障時困難較大。為增加變速箱的穩定性和可靠性，延長維修時間間隔，筆者在文中就機械工程的密封機理進行了有效分析，并研究了一系列工藝技巧和改進措施，愿與廣大同仁共勉。

1　分析定軸式變速箱旋轉動密封存在的問題及密封原理

與高端名牌相比，我們國家工程機械的整機指標——機械的穩定性、大修時間間隔、平均故障間隔時間等相對比較落后。通過客戶反饋信息我們得知，主機產生障礙的關鍵原因在于變速箱檔位問題。

定軸式動力換檔變速箱的工作原理為：在壓力油液的推動和摩擦片的緊密結合下，活塞進行動力的傳遞與檔位的轉換，只有檔位壓力處在規定的范圍內，且有較高的穩定性時，才能保證活塞有足夠的壓力。

離合器軸上旋轉密封和進油端蓋處旋轉密封是Z主要的檔位密封部位。之所以出現怠速環境中發動機變速箱檔位壓力不夠、某種檔位缺乏、變速箱檔位壓力低等各種問題的原因就是在于離合器軸上旋轉密封和進油端蓋處旋轉的密封具有不可靠性。檔位壓力不夠、檔位缺乏、檔位壓力的不正常又常常引發變速箱變熱、主機工作實效等現象，問題嚴重的時候，會直接大面積地燒毀變速箱磨擦片。

2　對定軸式變速箱旋轉動密封的密封機理分析

進油端蓋處的壓力油密封是來自變速箱操縱閥壓力油進入變速箱內部的道轉折。由于此處的離合器軸旋轉極為迅速，因此密封環一方面要具有良好的靜密封；另一方面，還要具備良好的動密封。優質的密封對密封槽和密封環均有較高的要求。

在工作狀態下，密封環壓力油與軸密封槽槽側壁及內孔緊緊帖合；而在非工作狀態下，密封環與槽產生相對滑動，正是由于之間的相對滑動，造成了密封環的磨損，進而造成壓力油內泄，形成壓力偏低直至出現主機故障。

3　闡述目前的工藝方法

3.1 齊槽方法

為提高粗糙度要求，我們嘗試了以下齊槽的方法：步、計算槽的形狀，兩側及軸向尺寸留出約0.5 mm的余量。第二步、半精車槽，流出大約0.2 mm的余量。第三步、Z后一次走刀，精細車槽，以提高槽側及槽底粗糙度。

3.1.1 齊槽方法的缺點

，由于切削時多刃參與切削，切屑受切槽兩側的磨擦和擠壓嚴重，切削力比車外圓時大將近30%，容易產生振動。

第二，切削處于封閉、半封閉狀態，散熱面積較小，熱量集中在刀刃上，加快了刀具磨損。

第三，切屑排出時磨擦阻力加大，斷碎的切屑卡塞在切槽中而引起振動，并對粗糙度產生破壞。

3.1.2 齊槽方法安裝的嚴格要求

，為避免發生振動，不能過度延伸刀桿。

第二，工件的軸線要與主刀刃保持平行。

第三，工件的回轉中心線與刀桿中心線垂直。

3.2 研磨工藝

為滿足產品的使用要求，我們對密封槽采取了研磨工藝。

3.2.1 研磨原理

，研磨概念。研磨是一種用研磨工具和研磨劑從工件表面上去除一層極薄金屬的精密加工方法。這種方法能提高工件表面的粗糙度，降低工件表面的微觀不平度。經研磨后的零件，具有較高的耐磨性、抗蝕性和疲勞強度，從而延長了零件的使用壽命，極大改善了密封環的密封性能。

第二，研磨用具。研磨所用的研具的材料硬度較被研件低。研磨時，將磨料涂在研具表面上，在受到壓力后嵌入研具表面而成為無數微小刀刃，研具和零件之前作相對運動，從而使磨料對零件產生微量的切削與擠壓，在零件表面去除極薄的一層金屬。

第三，研磨工具的選擇。作為研磨加工中確保被研零件幾何精度的重要因素，對研磨工具、研磨材料、研磨精度和粗糙度都有較高要求。首先，研具材料的組織結構應細密均勻，避免因研具產生不均勻磨損而對零件的使用質量造成影響。為保證研磨劑中的微小磨粒充分嵌入研具表面中去，與被研零件的硬度相比，研磨工具表面硬度應稍低一些，這樣微小磨粒才不會嵌入零件表面中去。為確保被研零件的尺寸精準度和形狀精準度，研磨材料還應當具備充足的耐磨性。

因此，在實際工作中，我們通常選擇與灰鑄件相比更容易嵌存磨粒的球墨鑄件。實踐證明，球墨鑄件制作的研具，精準度高、有效性強、成本投入低、操作性好。

3.2.2 常用研磨劑

作為一種由磨料、研磨液和磨料混合調成的溶劑，研磨劑的調制和選擇至關重要。①磨料。磨料的功能是在研磨過程中起切削作用，磨料與研磨加工的速度、表面粗糙度和精準度密切相關。②研磨液。研磨液的功能是在研磨過程中充當調和磨料、冷卻磨料和潤滑磨料的作用，研磨液選擇的正確與否以及質量的優劣與Z終的研磨效果息息相關。煤油、機油、透平油都是我們常用的研磨液，煤油的作用在于增加摩擦力，而機油的作用在于潤滑和冷卻。

4　結束語

以上方法的實施有助于解決槽側粗糙度提高的工藝難題，提高了變速箱的可靠性和穩定性。在實際工作中，密封環故障的出現還有很多其它的原因，我們應當密切觀察，對具體問題給予具體分析。

[1]張慶武，王曉輝.工程機械定軸式變速箱旋轉動密封機理及失效分析[J].機械技術與管理，2009（12）.

來源：《科學之友》