试论浮动密封在煤矿机械上的应用问题

摘要：本文对于在较为恶劣工作环境中所应用的动密封中的浮动密封技术进行分析，特别针对煤矿机械上的存在的密封结构问题进行探讨，从浮动密封的结构分析入手，研究了分析影响浮动密封密封效果因素，希望对于今后的煤矿机械设备的密封问题具有一定帮助。

在较为恶劣工作环境中，比如多泥沙、煤粉、水气等煤矿生产的环境下，动密封中的浮动密封则具有比较强的密封性能，其主要适用于低速重载场合，属于紧凑型的机械密封。在煤矿机械中具有结构简单、工作可靠、端面磨损后能自动补偿、较强耐磨性等优点，因此，浮动密封在煤矿机械上应用较为广泛，具体在减速器、连续采煤机左、右截割滚筒、掘进机装载机构、刮板输送机机头（尾）链轮组件方面都有应用。考虑到煤矿机械设备的实际工作环境的恶劣性，要想处理在施工使用过程中的出现的渗漏等密封失效情况则较为困难[1]，所以，应该充分了解浮动密封的结构以及选型等问题，主要好加工和安装方面的问题，应该尽量保证较长的使用寿命和浮动密封良好的密封性能。

1.浮动密封的结构分析

浮动密封则是由一个静密封环和一个动密封环所组成，从本质上来看，则是一种单端面的机械密封。基本上存在两种常见的结构，一种是DF型密封，就是矩形结构的密封弹性体的密封；另外一种则是D0型密封，则是密封弹性体为O形结构的密封。在上述两种形式的浮动密封中，在柔性的橡胶圈内放置浮封环，其都是由两个橡胶圈和支撑零件，还有两个外形完全相同的金属浮动密封环所组成[2]。

浮动密封本质上是一种单端面的机械密封，由1个动密封环和1个静密封环组成。常见的结构有2种，一种是密封弹性体为0形结构的密封，简称DO型密封，另一种是密封弹性体为矩形结构的密封，简称DF型密封。

这2种形式的浮动密封都是由2个外形完全相同的金属浮动密封环（简称浮封环）和2个橡胶圈及支撑零件组成，浮封环放在柔性的橡胶圈内。对于其浮封环的轴向截面来说，考虑到不同结构的橡胶圈特点，D0型则为马鞍型的轴向截面。表面粗糙度Ra6.3，锥体斜度一般为20。，锥体表面的径向跳动量则为O.2mm，具有较窄的密封环接触面亮带宽度，其为3±O.5ⅡⅡI，在这种经过研磨的表面中，2～4。的斜面则是亮带内侧，表面粗糙度则为RaO.8；对于DF型浮动密封来说，精密铸造表面要求在密封圈接触的外径和其浮封环内径上，在进行轴承钢制造时，规定表面粗糙度为Ra25，对于斜度为1/50-1/60的圆锥面的铸造来说，要求表面粗糙度为Rzl50，0.2Ⅱ【『T1则是表面的圆锥度和径向跳动量，相比于OD型浮动密封来说，向内的倾斜度和浮封环接触面亮带尺寸都一样，所以，对于不同结构的两种浮动密封来说存在基本一致的密封机理。

2.影响浮动密封密封效果的因素分析

在分析影响浮动密封密封效果因素过程中，一方面具有橡胶圈和浮封环本身的质量问题，此外，其他相关影响因素还包括使用、安全、加工浮封座腔等方面。

2.1橡胶圈及浮封环材质及技术方面要求

为了避免橡胶圈和浮封环的不配要转配问题，应该要求在包装供货中成对包装浮动密封的浮封环，最好能配套提供橡胶圈。往往采用具有耐油性、耐老化性、耐磨性等较好的丁晴橡胶制成制成。

含油性和耐磨性则是对于浮封环材料的要求，所以，目前大多的做法则是耐磨合金喷涂在浮封环的工作表面上，或者采用高铬钼的合金铸铁。对于高合金钢来说，具有较高强度，毛坯热碾压成形，金属组织得以有效改善，具有稳定精度和较高的耐磨性。对于浮封环的技术要求，则是应该研磨而成，工作面表面粗糙度为RaO.1，HRC60―72则是需要达到的工作端面的硬度，平面度精度等级在5级以上，其中，亮带内侧则是2。4。的斜面，要求工作面亮带宽度进行一定的控制，往往在3±0.5nun左右。 2.2安装问题探讨 成套使用浮封环则要求在装配过程中，杜绝搭配使用新旧浮封环。在进行安装前，一定要首先确保不存在啃伤、裂纹等问题，经过仔细检查，特别是不允许划伤、划痕出现在亮带处，如果发现，则应该马上进行更换。在安装过程中，确保浮封环端面的干净，在进行涂黄油操作。进行装备过程中，确保在座腔内的橡胶圈的位置，不能出现歪斜及扭曲情况。对于高合金铸铁加工的密封环来说，具有较大脆性，则应该在拆装过程中尽量避免出现磕碰情况。密封端面应与座腔外端面平行则在安装过程中需要注意。

对于安装DF型浮动密封来说，相比浮封环的相配直径来说，其橡胶圈内径少打lnun左右，可以轻松安装，相比于坐腔的相配直径，橡胶圈的外径则稍小r2uln，用手就能装入，利用橡胶圈外径上的斜楔与坐腔涨紧。

控制密封力的大小则是在进行浮动密封装配的关键问题，一般理论上，则是通过和密封端面的接触面积以及端面比压莱计算得到所需要的密封力大小，但在实际生产中，所需要的密封力则是通过进一步施加轴向上的预紧力而获得，要想计算装配过程中的轴向预紧力则十分困难，但是，可以测量在预紧力作用下浮封座的安装间隙A。根据相关标准规定，在D0型浮动密封中，A为3±0.5I岫在DF型浮动密封中，A为r2nun。橡胶圈的压缩率、浮封环的装配位置、轴向载荷都是由安装间隙所决定。

2.3座腔的加工及测量问题探讨

在DO型浮动密封中，影响密封效果另外一个重要因素则是座腔尺寸及形状的加工精度问题。0形橡胶圈的密封则是依靠给定的变形量，浮动密封的轴向压力会在座腔尺寸及形状有误差的情况下受到影响，不能产生足够的压缩量。密封作用在严重超差过程中则不能具备，对于过小的尺寸则存在装不进入的问题。所以，应该较高要求D0型浮封座腔的加工和检测问题。在尽可能的条件下，为了保证座腔内中径尺寸和斜面角度，采用数控车床来加工座腔。对于DF型浮动密封来说，并没有一些特殊的加工要求，这是因为其具有较为简单的坐腔结构。但是，对于上述两种型式的浮动密封来说，径向跳动为O.1into，要求在坐腔内部的表面粗糙度达到Ra6.3～Ra3.2范围内，过渡处要求圆弧处理，不能够存在明显的凹凸台以及锐角和毛刺等。

4.结语

对于浮动油封整体来说，其密封效果往往取决于座腔、橡胶圈和浮封环三者的有机结合性，要求上述三者进行有效的配合，另外，为了保证较长的使用寿命以及良好的密封性能，还应该在装配环节、采购质量、加工环节等方面进行严格控制。

参考文献：

[1]吴帅，王红生，杨秀秀，等.机械密封在渣浆泵应用中的失效分析[J].煤矿机械，2008，29（12）.

[2]孟彪.分析煤矿机械密封的应用及预防措旋[J].科技信息，2011，（30）.

作者简介：

常琰（1981年一），男，本科学历，工程师，从事机械设计及研究工作。