浅谈工程机械定轴式变速箱旋转动密封机理及失效分析

覃希昌

（柳州市工业投资项目服务中心）

目前，市场上的装载机、压路机等工程机械普遍以定轴式变速箱为主。在正常运转时，变速箱必须要处在正常稳定的档位工作油压下进行。稳定的档位工作油压离不开对密封环实施密封，而保障动密封的基本条件之一在于降低泄漏。

装载机、压路机等工程机械在实际运转时，经常出现档位压力不够稳定、处在怠速环境中的发动机压力不够大等难题。由于密封环位置隐蔽，处在变速箱内部，因此在实施维修养护工作、排除变速箱故障时困难较大。为增加变速箱的稳定性和可靠性，延长维修时间间隔，笔者在文中就机械工程的密封机理进行了有效分析，并研究了一系列工艺技巧和改进措施，愿与广大同仁共勉。

1　分析定轴式变速箱旋转动密封存在的问题及密封原理

与高端名牌相比，我们国家工程机械的整机指标——机械的稳定性、大修时间间隔、平均故障间隔时间等相对比较落后。通过客户反馈信息我们得知，主机产生障碍的关键原因在于变速箱档位问题。

定轴式动力换档变速箱的工作原理为：在压力油液的推动和摩擦片的紧密结合下，活塞进行动力的传递与档位的转换，只有档位压力处在规定的范围内，且有较高的稳定性时，才能保证活塞有足够的压力。

离合器轴上旋转密封和进油端盖处旋转密封是Z主要的档位密封部位。之所以出现怠速环境中发动机变速箱档位压力不够、某种档位缺乏、变速箱档位压力低等各种问题的原因就是在于离合器轴上旋转密封和进油端盖处旋转的密封具有不可靠性。档位压力不够、档位缺乏、档位压力的不正常又常常引发变速箱变热、主机工作实效等现象，问题严重的时候，会直接大面积地烧毁变速箱磨擦片。

2　对定轴式变速箱旋转动密封的密封机理分析

进油端盖处的压力油密封是来自变速箱操纵阀压力油进入变速箱内部的道转折。由于此处的离合器轴旋转极为迅速，因此密封环一方面要具有良好的静密封；另一方面，还要具备良好的动密封。优质的密封对密封槽和密封环均有较高的要求。

在工作状态下，密封环压力油与轴密封槽槽侧壁及内孔紧紧帖合；而在非工作状态下，密封环与槽产生相对滑动，正是由于之间的相对滑动，造成了密封环的磨损，进而造成压力油内泄，形成压力偏低直至出现主机故障。

3　阐述目前的工艺方法

3.1 齐槽方法

为提高粗糙度要求，我们尝试了以下齐槽的方法：步、计算槽的形状，两侧及轴向尺寸留出约0.5 mm的余量。第二步、半精车槽，流出大约0.2 mm的余量。第三步、Z后一次走刀，精细车槽，以提高槽侧及槽底粗糙度。

3.1.1 齐槽方法的缺点

，由于切削时多刃参与切削，切屑受切槽两侧的磨擦和挤压严重，切削力比车外圆时大将近30%，容易产生振动。

第二，切削处于封闭、半封闭状态，散热面积较小，热量集中在刀刃上，加快了刀具磨损。

第三，切屑排出时磨擦阻力加大，断碎的切屑卡塞在切槽中而引起振动，并对粗糙度产生破坏。

3.1.2 齐槽方法安装的严格要求

，为避免发生振动，不能过度延伸刀杆。

第二，工件的轴线要与主刀刃保持平行。

第三，工件的回转中心线与刀杆中心线垂直。

3.2 研磨工艺

为满足产品的使用要求，我们对密封槽采取了研磨工艺。

3.2.1 研磨原理

，研磨概念。研磨是一种用研磨工具和研磨剂从工件表面上去除一层极薄金属的精密加工方法。这种方法能提高工件表面的粗糙度，降低工件表面的微观不平度。经研磨后的零件，具有较高的耐磨性、抗蚀性和疲劳强度，从而延长了零件的使用寿命，极大改善了密封环的密封性能。

第二，研磨用具。研磨所用的研具的材料硬度较被研件低。研磨时，将磨料涂在研具表面上，在受到压力后嵌入研具表面而成为无数微小刀刃，研具和零件之前作相对运动，从而使磨料对零件产生微量的切削与挤压，在零件表面去除极薄的一层金属。

第三，研磨工具的选择。作为研磨加工中确保被研零件几何精度的重要因素，对研磨工具、研磨材料、研磨精度和粗糙度都有较高要求。首先，研具材料的组织结构应细密均匀，避免因研具产生不均匀磨损而对零件的使用质量造成影响。为保证研磨剂中的微小磨粒充分嵌入研具表面中去，与被研零件的硬度相比，研磨工具表面硬度应稍低一些，这样微小磨粒才不会嵌入零件表面中去。为确保被研零件的尺寸精准度和形状精准度，研磨材料还应当具备充足的耐磨性。

因此，在实际工作中，我们通常选择与灰铸件相比更容易嵌存磨粒的球墨铸件。实践证明，球墨铸件制作的研具，精准度高、有效性强、成本投入低、操作性好。

3.2.2 常用研磨剂

作为一种由磨料、研磨液和磨料混合调成的溶剂，研磨剂的调制和选择至关重要。①磨料。磨料的功能是在研磨过程中起切削作用，磨料与研磨加工的速度、表面粗糙度和精准度密切相关。②研磨液。研磨液的功能是在研磨过程中充当调和磨料、冷却磨料和润滑磨料的作用，研磨液选择的正确与否以及质量的优劣与Z终的研磨效果息息相关。煤油、机油、透平油都是我们常用的研磨液，煤油的作用在于增加摩擦力，而机油的作用在于润滑和冷却。

4　结束语

以上方法的实施有助于解决槽侧粗糙度提高的工艺难题，提高了变速箱的可靠性和稳定性。在实际工作中，密封环故障的出现还有很多其它的原因，我们应当密切观察，对具体问题给予具体分析。

[1]张庆武，王晓辉.工程机械定轴式变速箱旋转动密封机理及失效分析[J].机械技术与管理，2009（12）.

来源：《科学之友》