一种矿用自卸车前轮浮动油封拆卸工装的设计

彭树陈

（中冶京诚（湘潭）矿山装备有限公司，湖南 湘潭 411100）

1 引言

矿用自卸车产品广泛应用于冶金、有色、化工、煤炭、建材水电等几大行业的土石方运输。随着国内煤矿生产的发展，对于开采规模不同的矿山，都力求采用大运量、大功率车型，以减少汽车总数量，提高运输效率，降低运输成本，减少矿区范围内的汽车车流密度，因此，矿用大型自卸车是目前大型露天矿山的主要运输工具［1］。MCC400A型矿用自卸车是我国拥有完全自主知识产权的220T矿用自卸车，目前在江西铜业集团德兴铜矿共有11台，最早运行的2台矿车已运行5年多时间，随着运行时间的增加，矿车部分零部件接近使用寿命，为保证矿车的正常运行，对各不符合运行要求的零件需要及时的更换。前轮轴浮动油封是前轮轴总成中重要的密封件，一旦出现漏油的情况，为保证矿车的运行安全，必须对浮动油封进行更换。按照以往的更换方式，由于缺乏合适的工装，更换一个浮动油封需要六个班时，大大影响矿车的运行效率，且操作人员劳动强度较大，为此，设计一种前轮轴浮动油封拆卸的专用工装。

2 浮动油封更换概述

2.1 浮动油封简介

浮动油封属于动密封中机械密封的一种，在多煤粉、泥沙、水气等恶劣的工作环境下具有超强的密封性能，是一种紧凑型的机械密封，主要用于低速重载场合。浮动油封由两个相同的金属环及两个橡胶O型圈组成，其工作原理就是一对橡胶O型圈在金属环的支撑下与腔体形成一个封闭的空间（不与轴接触），旋转时金属环的两个经过研磨的表面紧密配合并相对滑动，一方面保证运转良好，另一方面有效封隔外界的灰尘、水、污泥等，保护内部的润滑油脂不泄露，两个浮环靠O形密封圈受轴向压缩后的变形，产生对浮环密封端面的压紧力。随着密封端面的均匀磨损，这种由O形密封圈储存的弹性能量逐步释放，从而起到轴向补偿作用。浮动油封安装结构如图1所示。

图1 浮动油封安装结构图

浮动油封主要的失效形式为（图2）：（1）O型密封圈老化失去弹性；（2）O型圈断裂；（3）浮封环断裂。如下图所示为损坏的浮动油封。目前矿车上使用的浮动油封使用寿命约10000h。

图2 失效的浮动油封

2.2 浮动油封更换过程介绍

国产MCC400A型矿用自卸车前轮轴总成如图3所示，前轮法兰①通过一对圆锥滚子轴承⑥⑧安装于前轮轴⑲上，前轮轴内侧安装有制动钳安装盘⑰，四组干式制动钳安装于制动钳安装盘上，制动盘安装与前轮法兰上。在本结构中，由安装于前轮法兰上的前轮内侧轴承封盖和安装于前轮轴上的内侧轴承挡圈构成浮动油封的浮封座，只有将内侧圆锥管子轴承取出，方可取出内侧轴承封盖和内侧轴承挡圈，进而取出失效的浮动油封⑫。

图3 前轮轴总成示意图

浮动油封拆卸主要步骤如下：（1）拆卸四组干式制动钳；（2）放出前轮法兰内齿轮油，拆卸前轮法兰外侧端盖和外侧轴承压盖；（3）使用工装拆卸前轮法兰及外侧圆锥滚子轴承；（4）使用专用工装拆卸内侧轴承，取出失效浮动油封。

由于两个圆锥滚子轴承与前轮轴的安装为过盈配合，目前国内市场上所存在的轴上过盈配合零部件拆卸装置价格高昂，且适用范围有较大的局限性，不能满足要求。多数厂家所采取的拆卸方法为加热、破坏性拆除或者压力机加压等，这些方法费时费力且容易对零部件造成不可恢复的损伤。所以在拆卸过程中涉及到轴承拆卸的步骤都需要使用专用工装拆卸。第三步中使用的工装已经设计，本文设计的工装为第四步中所用工装，将使用冷拔的方式将轴承拆卸。

3 浮动油封拆卸工装设计

3.1 工装结构设计

本设计的主要目的是在不损伤内侧圆锥滚子的前提下，较快的取出轴承，为进一步拆卸浮动油封提供条件［2-6］。如下图4所示，工装主要包括：拉抓，顶板，底板，M24螺杆，手压千斤顶。

工装的所有零件及重量如表1所示：

表1 拆卸工装零件清单

图4 拆卸工装示意图

3.2 工装使用详解

本工装使用步骤如下：（1）将3根M24螺杆拧入前轮轴外端上螺栓孔中；（2）将底板装入上一步的M24螺杆上；（3）使用叉车将顶板吊起装入M24螺杆上，并调整好与底板的间距；（4）安装拉抓，拉抓外侧使用M30螺栓与底板连接，内侧勾住内侧轴承挡圈，并使用点焊的方法将拉抓与内侧轴承挡圈连接，稍微点焊几个点即可，用同样的方法将4个拉抓安装好；（5）在上下顶板中间放入手压千斤顶，用千斤顶将顶板向外顶，直至将圆锥滚子轴承拔出。本工装两个操作人员配合即可完成全部操作。

4 结语

通过设计的拆卸工装，将以前更换一个浮动油封需要六个班时缩短至三个班时，大大的减少了浮动油封的更换时间，提高了矿车的运行效率。工装各部件可拆卸，且重量相对较轻，方便操作人员安装使用。对于叉车的使用，只要将顶板安装于M24螺杆上即可撤下叉车，减少了叉车的占用时间。本工装两个操作人员配合即可完成全部操作，减少了操作人员的数量，降低了操作人员的工作强度。