旋挖钻机动力头渗漏油问题的分析研究

罗菊　李晓亮

（徐州徐工基础工程机械有限公司）

目前旋挖钻机动力头普遍有渗漏油现象发生。动力头作为旋挖钻机的动力驱动装置，其密封漏油问题严重影响了施工环境及施工成本，如果漏油严重还必须停工更换密封，给施工单位及用户造成很大的经济损失。

1　旋挖钻机动力头主要结构及工作原理

旋挖钻机动力头作为旋挖钻机关键部件，主要由动力驱动机构、动力传动机构及钻具驱动装置等组成，如图1所示。其上安装有具备减震和承撞功能的部件。动力驱动机构由液压马达和减速机组成；动力箱体通过传动机构实现增扭和减速作用，同时箱体具备润滑、密封功能；钻具驱动装置通过驱动套及加压油缸的配合可实现钻具的扭转和加压，带动钻杆、钻头实现各种地质条件下的旋挖作业。

图1

旋挖钻机动力头主要工作原理是：由发动机提供动力源分布到动力头马达上，马达驱动减速机，减速机输出端驱动动力箱小齿轮转动，使与小齿轮啮合的回转支撑外圈转动，回转支撑内圈固定在动力箱体上，而与回转支撑外圈连接的连接轴、驱动套结合加压油缸加压带动钻杆、钻具钻进。

2　旋挖钻机动力箱的密封原理

旋转钻机动力头动力箱内齿轮传动、轴承等关键件润滑是通过箱体内齿轮油实现的，而齿轮油的密封是旋转密封与旋转轴之间依靠箱体内油膜实现的。由密封唇口控制的液体动压膜，在液体表面张力的作用下，油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成弯月面，从而产生流向介质侧的液体传送效应，防止工作介质的泄露，实现旋转密封的动态密封效果。但在实际施工过程中，动力头传动箱经常处于恶劣的工况下，对旋转密封唇口及传动齿轮影响较大;随着该部件作业时间的累加，旋转轴与旋转密封唇口配合处往往会被磨出一道沟槽，旋转轴表面镀层出现磨损的同时增大了旋转轴与旋转密封之间的间隙，从而彻底破坏了密封的必要条件。

3　引起旋转密封处渗漏油问题的原因

1、旋转密封本身质量问题

目前旋挖钻机使用的旋转密封通常为外缘由浸渍棉织纤维制作的弹性体，弹性体和密封唇是硫化成一体，无金属骨架，密封唇由丁睛橡胶或氟橡胶制作，即使直径很大仍能保持柔性，起着良好的密封效果。由于此密封是橡胶制品，在制作过程中由磨具压制成型，所使用磨具精度、控制温度、制作环境、密封材质的选择等直接影响到密封本身质量。目前旋挖钻机上所使用大型密封一般用原装进口密封。进口密封技术相对较稳定，但偶尔也有密封变形、早期反馈等质量问题发生。

2、关键部件的质量控制

目前动力箱内旋转密封装配结构一般为:旋转密封外圈装配到固定在箱体上的座圈上，旋转密封内圈与旋转轴配合。

(1)旋转轴的加工精度:由于密封唇口为线接触，对旋转轴摩擦区表面硬度、粗糙度及圆度等要求较高，在制造过程中质量能控度底，容易出现质量误差。

(2)座圈加工精度:由于座圈与箱体配合面，座圈与旋转密封配合精度直接影响到旋转密封与旋转轴的同轴度，因此需要较高加工精度，在制造过程中需要严格控制其质量误差。

(3)动力箱加工精度:动力箱的加工直接影响到回转支承及齿轮的定位，控制其啮合尺寸，减少啮合异常发生;

(4)齿轮及回转支承加工精度:齿轮及回转支承齿形控制及表面精度能有效控制齿轮啮合时发生异响及啮合时产生细长铁屑，避免了其细长铁屑割破旋转密封导致漏油现象发生。

3、动力箱内齿轮油的清洁度

动力箱体内齿轮油清洁度本身要求并不高，但由于在工作过程中箱体被污染，从而破坏了其齿轮油清洁度，箱体齿齿轮油被污染的因素主要有:

(1)动力箱内有泥浆进入。由于钻杆在提起过程中，附带着的泥浆在出孔前没有完全从钻杆放水盘处溢出，而随钻杆提出孔外，随着钻杆的继续提升及转动甩到动力头箱体上。长期堆积在动力箱上的泥浆随着动力头的转动进人箱体人口、破坏了箱体内旋转密封唇口导致渗漏油现象的发生。图2是旋挖钻机工作时动力头工况图：

图2　旋挖钻机工作时动力头工况图

(2)箱体内齿轮传动时的早期磨损。动力头动力箱是由大回转支承及2一3个小齿轮啮合实现动力箱减速及增扭的。回转支承及小齿轮啮合时必然会出现磨损现象，而磨损?的铁屑必然破坏了箱体清洁度。尤其是齿轮加工精度不高时，在啮合前期会出现细长铁屑，此铁屑会割破密封唇口导致油液从密封唇口处渗漏。图3为齿轮非正常啮合时产生的铁屑。

图3

(3)齿轮油的老化。齿轮油在使用一段时间后必须更换，如不及时更换会出现老化现象?老化后的齿轮油会损坏密封装配条件，很可能导致渗油现象发生。

4、动力箱的装配工艺控制

(1)装配环境。动力箱的装配需要在一个环境较干净、完全无外在污染的环境，在装配过程中，必须保证彻底清洗干净所有箱体内工件及箱体。

(2)装配过程中质量控制

a.装配基准的定位，尤其是箱体定位，必须将动力箱固定在工作台上，不能有任何松动现象;

b.回转支撑的安装定位，回转支承安装时拧紧螺栓的拧紧顺序;

c.齿轮安装时轴承的装配，轴承装配影响到齿轮的定位;

d.回转支承与齿轮装配时啮合侧隙的调整;

e.旋转轴与箱体同轴度的调整;

f.座圈与箱体及旋转轴同轴度的调整。

几点建议：

影响动力头渗漏油的原因很多，由于多方面的因素，要想降低此问题的频繁发生，只有分析研究引起此问题的根源、严格控制每一个质量控制点，才能有效减少此问题的发生。现我简单列出几点供参考:

(1)选择合适材料的、适合旋挖钻机工况的旋转密封;

(2)严格控制关键?的加工精度;

(3)严格控制装配质量;

(4)采取有效措施防止箱体内进入泥浆等杂质;

(5)降低箱体齿轮啮合磨损程度，及时清理箱体内早期磨损的铁屑;

(6)注意动力头的保养。

来源：《建设机械技术与管理》2012