文章编号:2095-6835(2016)07-0071-01
摘 要:将普通透气塞应用于掘进机截割减速器中很容易出现溢油的问题。通过分析普通透气塞溢油的原因,提出了优化后的新型透气塞结构。这种结构的透气塞具有透气不透油的特点,能从根本上解决溢油的问题,进而保证减速器的正常使用。
关键词:截割减速器;透气塞;溢油;掘进机
中图分类号:TD421.5 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.071
1 截割减速器的运行特点
截割减速器位于掘进机截割部,它主要负责增加大功率电机的输出扭矩,降低输出转速,使截割头输出力能够达到破碎煤岩的目的,从而完成对巷道整个断面的截割。截割减速器采用二级行星减速,油面需保持在减速器的中心位置,以确保轴承和齿轮的润滑度。图1为截割减速器在掘进机中的位置。由于掘进机截割工作时需要截割部上下左右摆动,再加上整机截割时会产生剧烈的振动,所以,减速器内部油位上下起伏不定。掘进机运行一段时间后发现,减速器透气塞部位向外溢油,并且其温升速度比较快。
2 溢油和温升快的原因分析
由图1可知,透气塞位于截割减速器顶部的中间位置,使用的是图2所示的普通透气塞。
普通透气塞由内向外只有一条通路,虽然透气塞内部可以充填网状材料隔油或防止外部粉尘进入内部,但是,在减速器运行的过程中,因为行星减速器内部的高速旋转和齿轮的甩油效应,再加上重载齿轮箱油黏度比较高,透气塞底部很快就会被油液堵满。随着减速器运行温度的升高,减速器内部气压增大,透气塞底部附着的油液就会不断地溢出透气塞,导致减速器内部油液缺失。井下使用的掘进机是间歇运行,它始终处于运行—冷却—再运行的状态,而减速器内部气压则时高时低。在截割岩石巷道时,油液损失极为严重,几乎每天都需要补充油量,不然透气塞很容易因为减速器缺油、温升太快而被损坏。如果没有透气塞,当减速器高负荷运行时,内部气压太高容易影响减速器输入、输出的密封性。因此,相关工作人员需要进一步改进普通透气塞的设计,不仅要保证减速器能够正常运行,还要让其发挥透气的作用。另外,减速器要具备透气不透油的性能,以保证其内部油量的充足。
3 透气塞的改进
3.1 压力型透气塞
压力型透气塞如图3所示。
该透气塞内部主要增加了油密封和气密封,只有减速器内外达到一定的压差时才可以打开。在减速器运行的过程中,当油液飞溅
到油密封处时,油密封处于关闭状态,油液聚焦到一定程度会因为自重作用流回减速器内部,防止减速器内部油量减少。当腔内压力达到一定程度时,油密封打开释放压力空气。为了防止腔内压力过高,要合理控制油密封的压力,保证减速器内部的压力,减小对减速器密封性的影响。在减速器不工作、冷却时,腔内压力会逐渐减少。如果此时打开气密封,可以将腔内压力值控制在正常范围内。
在保证减速器内部压力的情况下,使用压力型透气塞可以有效控制油量的损耗。但是,压力的增加会使减速器内部温度升高,因此,需要合理控制油气密封的开关压力,避免减速器的其他密封件被损坏。在相关试验中,最重要的工作是检验压力型透气塞的合理性。
3.2 无压防溢型透气塞
无压防溢型透气塞如图4所示。
无压防溢型透气塞采用的是透气塞内外畅通式设计,它有效避免了压力型透气塞的缺点,使减速器内外压力始终保持一致。当油温升高时,油和气同时进入透气塞内部,在重力的作用下,油液打开开关重新返回减速器,而多余的气体则由排气口排出。这种透气塞巧妙地运用了油重气轻的特点,在回油口将其风离,避免油溢出。
4 使用效果
在井下对改良后的2种透气塞进行试验,2种透气塞减速器工作时都不存在溢油的问题。但是,在采用压力型透气塞时,在打开油密封时,会随着气体排出少量的油液——总量很少,只是在透气塞周围有少量的油迹;工作一个循环后的温升也比无压型稍高2~3 ℃。总体上讲,2种改进后的透气塞的工作效率比较高,应用它们能减少齿轮箱油液的损耗量。
5 结束语
对减速器来说,虽然透气塞是一个小零件,但是,其设计决定了整个减速器的使用情况。使用了新型透气塞后,可以有效减少油液损耗,使减速器壳体内部压力保持正常,从而保证减速器的润滑度,使油温恒定。
作者简介:杨春海(1980—),男,山西代县人,副研究员,主要从事掘进装备设计、研究方面的工作。
〔编辑:白洁〕