中小型行星减速机轴承漏脂问题解决方案

杜飞

(上海皮尔轴承有限公司 应用工程部，上海 200060)

中小型行星减速机适配各类伺服电动机、步进电动机、气动马达和液压马达等，产品广泛应用在航空航天、舰船、通信、数控机床、医疗机械及电子设备等领域。中小型行星减速机普遍存在减速机腔体内的润滑脂从输入轴端密封深沟球轴承泄漏的情况，尤其是垂直布置的减速机。漏出的油脂可能会回流到电动机内引起电动机故障；减速机箱体内的齿轮润滑脂长期泄漏会造成齿轮的润滑不良而引起故障。因此，必须对行星减速机的漏脂问题加以解决。

1 中小型行星减速机结构特点及工况

1.1 减速机结构特点

行星减速机结构如图1所示，其结构特点为:

(1) 输入轴由一套密封深沟球轴承支承，输出轴由两套密封深沟球轴承支承；

1—输出轴；2—输出轴轴承；3—行星轮；4—齿；5—太阳轮；6—输入轴轴承；7—适配凸缘；8—夹紧螺丝；9—夹紧环；10—夹紧套；11—装配孔

(2) 减速机箱体为封闭腔体，没有透气孔；

(3) 齿轮采用脂润滑，加脂量按减速机腔体自由空间的1/3添加；

(4) 减速机输入和输出端都不加密封，减速机腔体内润滑脂的密封完全依靠输入、输出端密封深沟球轴承。

1.2 工况条件

载荷比(当量动载荷/额定动载荷)P/Cr≤9%； 额定输入转速为3 000 r/min，极限输入转速为5 000 r/min；正常工作温度为-20～60 ℃，极限工作温度范围为-50～90 ℃。

2 漏脂原因分析

2.1 减速机箱体内外压力差

由于该类型减速机箱体为封闭腔体，减速机在工作中产生温升，腔体内气体会随着温升而膨胀，造成腔体内部压力会大于外部的大气压力。假设减速机腔体内的气体为理想气体，则气体状态方程为

根据试验条件，P1=1.13×105Pa，T1=24.41 ℃，T2=61.25 ℃，V1=V2，可得P2=2.84×105Pa，减速机腔体内外压力差P2-P1=1.71×105Pa。

2.2 密封结构

减速机轴承传统密封结构如图2、图3所示。密封结构1由三唇组成，在普通应用场合具有很好的防尘、防异物、甚至防泥水进入轴承内部的效果;另外，导油唇对防止轴承内部润滑脂泄漏有一定的作用。密封结构2的双唇结构对外来异物和泥水具有双层防护的效果。但这两种密封结构试验时，在压力差的作用下基本上都在1～2 h内出现减速机箱体内的润滑脂从轴承大量泄漏的问题。这是因为在压力差的作用下，密封结构产生变形所致(图4、图5)。

图2 密封结构1

图3 密封结构2

图4 密封结构1的受压状态

图5 密封结构2的受压状态

3 解决方案

改进措施主要有：(1)在减速机箱体或轴承上开透气孔，消除减速机腔体内因气体受热膨胀产生的压力；(2)改进轴承的密封结构，提高轴承在内外压力差条件下的密封性能。

对减速机加工透气孔的方法如图6、图7所示，但该方案不是解决问题的根本办法，因为不同使用场合减速机的布置差异较大。合理地增设透气孔，可以有效地排气，消除压力差，若透气孔布置不合理可能起不到透气减压的作用，还会有从透气孔漏脂的危险。

图6 行星减速机水平放置

图7 行星减速机垂直放置

改进后选用的密封结构如图8所示，该密封结构能够利用减速机腔体内的压力，在减速机腔体内气体和润滑脂的压力作用下密封唇会越压越紧，从而达到更好的密封效果(图9)。另外，内圈密封槽经过磨削后具有很好的表面质量，保证了轴承不会因密封唇过盈量大而造成轴承温升过大的问题。

图8 RSFP型密封结构

图9 RSFP密封的受压状态

4 验证试验

4.1 试验方案

将一组2RSFP密封结构的6207轴承安装在PL120-4行星减速机的输入端，减速机垂直布置(图7 )；将另一组2RSFP密封结构的6207轴承安装在PL120-8行星减速机的输入端，减速机水平布置(图6 )，两组试验减速机箱体内添加润滑脂量较正常水平稍多。减速机在转速为2 840 r/min下空转。

4.2 试验要求

(1)轴承不能有润滑脂漏出；(2)箱体的温升不能超过40 ℃;(3)减速机运转7天不漏脂。

4.3 试验结果

PL120-4测试14天后停机，PL120-8测试8天后停机，测试结果见表1和表2。

表1 PL120-4 试验结果

表2 PL120-8 试验结果

由表1、表2可知，PL120-4 垂直安装的行星减速机运行14天未发现有漏脂的现象并且减速机系统温升较低，完全在要求的范围内；PL120-8 水平安装的行星减速机运行8天未发现漏脂，减速机系统温升相对PL120-4稍高一些，但依然在要求范围之内。

5 结束语

通过试验验证表明，改进密封结构可以有效解决中小型行星减速机箱体内齿轮润滑脂从轴承内部泄漏的问题，尽管改进后的轴承加工成本较普通密封轴承高，但使用效果好，应用前景良好。