在煤矿开采及各类工业生产中,齿轮泵作为重要的流体输送设备,其运行稳定性直接关系到生产效率和设备安全。然而,齿轮泵轴封漏油问题却屡见不鲜,不仅造成油液浪费,增加生产成本,还可能引发设备故障,甚至引发安全事故。因此,深入分析齿轮泵轴封漏油的原因,并采取有效的解决措施,具有重要的现实意义。
一、装配环节导致的轴封漏油
(一)油封压装变形
在齿轮泵的装配过程中,压装工装的质量和操作方法对油封的安装效果有着直接影响。如果压装工装设计不合理或操作不当,可能会导致油封在压装过程中发生变形。例如,当压装力不均匀时,油封的唇口部位可能会受到过度的挤压,从而使其形状发生改变。这种变形会破坏油封原有的密封结构,导致密封性能下降,进而引发轴封漏油。此外,压装速度过快也可能使油封来不及适应压力变化而产生变形。
(二)油封唇口划伤
在装配过程中,油封需要通过螺纹或花键等部位进行安装。如果这些部位存在毛刺、锐边或加工精度不够,就很容易划伤油封的唇口。唇口是油封实现密封功能的关键部位,一旦被划伤,就会破坏其密封性能。例如,当油封唇口被划伤后,油液就会从划伤处渗漏出来,导致轴封漏油。此外,在安装过程中,如果操作人员使用工具不当或用力过猛,也可能对油封唇口造成损伤。
(三)压装力控制不当
油封位的粗糙度对压装力有着严格的要求。如果油封位粗糙度低,而压装力过大,就会导致弹簧失效或唇口翻转。弹簧是油封的重要组成部分,它能够提供一定的压紧力,使油封唇口与旋转轴紧密贴合,从而实现密封。当压装力过大时,弹簧可能会被过度压缩,导致其弹性失效,无法提供足够的压紧力。同时,过大的压装力还可能使油封唇口翻转,使其密封方向发生改变,从而导致密封失效,引发轴封漏油。
二、密封件自身因素引发的漏油
(一)油封弹簧性能失效
油封弹簧的材质和制造质量直接影响其性能。如果弹簧材质选择不当或制造工艺存在缺陷,就可能导致弹簧性能失效。弹簧失效的形式主要有两种:一种是弹簧过紧,另一种是弹簧过松。当弹簧过紧时,弹簧的压紧力会过大,使油封与旋转轴之间的配合不当,导致油封异常磨损。例如,过大的压紧力会使油封唇口与旋转轴之间的摩擦力增大,加速唇口的磨损,从而缩短油封的使用寿命,引发轴封漏油。当弹簧过松时,弹簧的压紧力会过小,无法达到密封效果。此时,油液会在压力的作用下从油封唇口处渗漏出来,导致轴封漏油。
(二)机械密封部件损坏
齿轮泵的机械密封由动环、静环等部件组成,这些部件的损坏也会导致轴封漏油。动环或静环破裂是常见的损坏形式之一。在齿轮泵运行过程中,机械密封部件会受到介质的冲刷、磨损以及热应力的作用,如果这些作用超过了部件的承受能力,就可能导致动环或静环破裂。此外,如果所输送的介质含有杂质,这些杂质会进入机械密封的密封面,造成密封面磨损。当密封面磨损严重时,就会破坏机械密封的密封性能,导致轴封漏油。
(三)密封件与介质相容性差
油封材料的选择必须考虑其与油液的相容性。如果两者相容性差,就会产生一系列问题,如唇口溶胀、硬化、软化、龟裂等。例如,当油封材料与油液中的某些成分发生化学反应时,会导致油封唇口溶胀,使其尺寸发生变化,从而影响密封性能。唇口硬化或软化会使油封失去原有的弹性,无法与旋转轴紧密贴合,导致密封失效。龟裂则会使油封表面出现裂纹,油液会从裂纹处渗漏出来,引发轴封漏油。
三、安装精度不足造成的漏油
(一)同轴度误差超标
齿轮泵与主机之间以传动轴相连,在安装时,对两者的同轴度有严格要求。一般来说,要求齿轮泵与主机的同轴误差要小于0.05mm。如果同轴度误差超标,变速器安装花键轴端与花键轴回转中心的跳动就会超差。在齿轮泵高速运转过程中,密封轴处会受到强大的径向力作用。这种径向力会使密封轴发生偏移,导致密封轴密封不严,从而出现轴封漏油现象。此外,同轴度误差超标还会加剧齿轮泵内部零件的磨损,缩短设备的使用寿命。
(二)石棉垫厚度不当
齿轮泵前盖止口与变速器装配端面之间通常需要使用石棉垫进行密封。如果石棉垫过厚,在安装过程中,由于石棉垫容易形变,齿轮泵前端与变速器之间很可能因固定螺栓的夹紧力不一致,而导致泵与变速器之间出现偏差。随着时间的推移,这种偏差会使设备磨损过大,进而出现轴封漏油现象。此外,石棉垫过厚还可能影响齿轮泵的散热性能,导致泵内温度升高,加速密封件的老化和损坏。
(三)安装操作不规范
在安装齿轮泵时,如果操作不规范,也可能导致轴封漏油。例如,在安装过程中敲打和碰撞机械密封部件,会使机械密封副出现破损,从而导致密封失效。此外,如果安装静环压盖时拧紧螺丝受力不均匀,就会导致静环端面与轴不垂直,影响密封效果。在安装后,如果没有用手推动动环检查其灵活性,或者用手盘动转轴时感觉有轻重不均的情况,都可能说明安装存在问题,容易导致轴封漏油。
四、运行工况引发的漏油问题
(一)清洁度不足
齿轮泵在运行过程中,如果输送介质的清洁度不足,会导致大量杂质积存在油封唇口部位。这些杂质会在油封唇口与旋转轴之间起到磨料的作用,加速唇口的磨损。例如,铸件型砂、机加工铁屑、油液中的杂质等都可能对油封唇口造成损害。当唇口磨损严重时,就会破坏油封的密封性能,导致轴封漏油。此外,杂质还可能进入机械密封的密封面,造成密封面磨损,引发机械密封漏油。
(二)旋转轴表面缺陷
旋转轴表面的缺陷也是导致轴封漏油的一个重要原因。如果旋转轴表面存在腐蚀、划痕、方向性刀痕等缺陷,这些缺陷会破坏油封唇口与旋转轴之间的密封配合。例如,腐蚀会使旋转轴表面变得粗糙,增加油封唇口与旋转轴之间的摩擦力,加速唇口的磨损。划痕和方向性刀痕则会使油液在这些部位积聚,形成泄漏通道,导致轴封漏油。
(三)润滑不良
油封唇口处的润滑情况对密封性能有着重要影响。如果唇口处锂基脂润滑不良,就会发生干摩擦。干摩擦会产生大量的热量,使油封唇口温度升高,加速唇口的老化和损坏。同时,干摩擦还会增加唇口与旋转轴之间的摩擦力,导致唇口磨损加剧。当唇口磨损到一定程度时,就会破坏密封性能,引发轴封漏油。
五、解决齿轮泵轴封漏油的措施
(一)优化装配工艺
为避免因装配问题导致的轴封漏油,应优化装配工艺。首先,要确保压装工装的质量和精度,选择合适的压装力和压装速度,避免油封压装变形。其次,在安装过程中,要注意保护油封唇口,避免其被划伤。可以使用专用的安装工具,并严格按照操作规程进行操作。此外,还要控制好压装力,根据油封位的粗糙度合理调整压装力的大小。
(二)选用优质密封件
选择质量可靠的密封件是解决轴封漏油问题的关键。在选购油封时,要选择正规厂家生产的产品,确保油封弹簧的材质和制造质量符合要求。同时,要根据齿轮泵的工作介质和使用条件,选择合适的油封材料,保证其与介质的相容性。对于机械密封,要定期检查动环、静环等部件的磨损情况,及时更换损坏的部件。
(三)提高安装精度
在安装齿轮泵时,要严格按照安装要求进行操作,确保安装精度。使用专业的测量工具,控制好齿轮泵与主机的同轴度误差,使其小于规定值。同时,要选择合适厚度的石棉垫,并保证固定螺栓的夹紧力均匀。在安装过程中,要避免敲打和碰撞机械密封部件,安装静环压盖时拧紧螺丝要受力均匀。安装后,要检查动环的灵活性和转轴的运转情况。
(四)改善运行工况
为减少因运行工况导致的轴封漏油,要改善齿轮泵的运行工况。加强介质的过滤,安装合适的过滤器或滤网,去除介质中的杂质,保证介质的清洁度。定期检查旋转轴的表面情况,及时修复表面的缺陷。同时,要保证油封唇口处的良好润滑,定期添加或更换锂基脂,避免干摩擦的发生。
齿轮泵轴封漏油问题是由多种因素共同作用导致的。只有深入了解这些原因,并采取有效的解决措施,才能减少轴封漏油现象的发生,提高齿轮泵的运行稳定性和可靠性,降低生产成本,保障生产安全。