劉恒

摘　要：主驅動密封是影響主驅動使用壽命的重要因素，國內的主驅動密封的設計選型已經日趨成熟，本文通過簡要的介紹主驅動密封的結構與原理，分析影響主驅動密封壽命的主要因素，從主驅動密封檢驗的角度出發論述主驅動密封保壓試驗。供相關人員參考借鑒。

一、引言

盾構是一種先進的隧道設備，投資巨大，對設備的可靠性具有很高的要求。其中主驅動系統是盾構機的核心部件之一，通過與刀盤連接，在提供刀盤回轉扭矩的同時還承受推進系統的全部推力，負載大、使用工況差，、工作壽命長，可靠性要求高，而主驅動密封有是保證其正常工作的關鍵因素，密封系統的故障或失效會加速主驅動內部傳動件的磨損和報廢。影響主驅動密封性能的因素有選型設計、密封安裝、密封油脂等。相關設計人員根據施工人員的信息反饋已經對密封的材質及結構進行了優化處理，然而主驅動密封安裝完成后很難檢測密封的裝配情況，因此通主驅動保壓試驗來檢測主驅動密封的保壓效果顯得尤為重要。

盾構掘進圖

二、主驅動密封結構與原理

主驅動外密封的作用主要是把土倉內帶有一定壓力的泥水、砂石與主軸承、齒輪箱隔離起來，防止泥沙進入主驅動箱體，損壞軸承及齒輪。主驅動密封主要采用機械式迷宮密封與唇形密封組合的密封形式，唇形密封是具有自封的作用的密封圈，主要依靠唇口貼近襯套的表面，阻塞泄漏通道而獲得密封效果，密封圈的工作壓力為預緊壓力與被密封介質壓力之和，當被密封介質增大時，唇口被撐開，更加緊密的貼緊在密封面。

如上圖所示的3道密封與刀盤法蘭之間形成了OH、OZ、OC三個油脂腔，在每一個腔周邊均勻布置若干個油脂注入孔，每一個油脂腔供給均有一個獨立的油脂分配閥提供恒定的供給量，其中OH腔主要采用粘度較大的HBW進行密封潤滑，高粘度的油脂能夠充滿密封襯套與密封唇的間隙，并通過油脂分配馬達使HBW連續的溢出，從而使土倉內的密封腔隔離；OZ主要采用EP2油脂進行潤滑，OC腔主要采用齒輪油系統對前兩道密封的唇口進行潤滑，在主驅動高速旋轉的情況下，減小密封襯套與唇口的摩擦，延長密封的使用壽命。

三、主驅動密封保壓試驗

主驅動密封在廠內裝配過程中可能會出現襯套變形、密封扭轉、密封局部受力不均斷裂，密封安裝不到位等情況，且密封安裝后質檢人員不能直觀的檢測密封安裝情況，為檢驗主驅動密封的裝配質量，避免因為工廠裝配因素造成主驅動密封失效，主驅動密封在廠內組裝完成后需要進行主驅動保壓試驗。保壓試驗進行前先將OH腔，OZ腔充滿油脂，使唇形密封的唇口能夠緊密的貼合在襯套上，確保密封保壓試驗的效果。

1. 主驅動保壓工裝是外形如圖3所示的一個環件，通過螺栓連接與主驅動第1道密封的壓環緊密貼合如圖示2所示，該保壓工裝與主驅動第1道密封、密封壓環形成一個密閉的腔體，即OH腔，為模擬主驅動密封正常掘進時的工作環境，需通過減壓閥向該密閉腔內加壓縮空氣，壓縮空氣的壓力維持在4bar左右。

2. 在主驅動密封的OZ腔的末端連接一個壓力表，等待10分鐘左右，觀察壓力表讀數并做好記錄。

3. 在OH腔壓力維持在4bar的情況下，通過減壓閥向OZ密閉腔內加壓縮空氣，并在OC腔的末端加一個壓力表（圖1），壓縮空氣的壓力達到3.5bar后，通過球閥關閉氣源，進行保壓試驗。10min后記下OZ腔與OC腔的的壓力表讀數。

4.在OH腔壓力4bar，OZ腔壓力3.5bar的情況下，通過減壓閥向OC密閉腔內加壓縮空氣，壓縮空氣的壓力達到3.0 bar后，通過球閥關閉氣源，并進行保壓試驗。10min后記下OC腔的的壓力表讀數，并觀察OB檢測腔的透明管內是否滲出齒輪油。

主驅動保壓工裝圖示

5. 試驗數據及現象分析

1) 試驗過程中可能會發現保壓工裝與密封壓環的結合面出現滲氣的現象，此處滲氣不影響試驗效果，因為我們是通過壓縮空氣模擬主驅動密封的工況，只要該腔體能建立起來壓力，就不會影響后續的保壓效果。

2)10min后若OZ腔的壓力表讀數為零，說明道密封裝配合格。若道密封裝配存在問題，OB腔的壓縮空氣會通過道密封的間隙進入到OZ腔，引起OZ腔的壓力表讀數變化。

3)10min后?OZ腔密封腔的壓降小于0.1bar，且OC腔的壓力表讀數未發生變化，說明第二道密封裝配合格。當OZ腔的壓力首次達到3.5bar后，應該等1min左右再關閉氣源，若OZ腔壓力剛達到3.5bar，就關閉氣源，壓力表讀數會出現迅速的下降，但是OC腔的壓力表讀數不會發生變化。

4)試驗過程中注意觀察OB檢測腔的透明管內是否有齒輪油或雜質滲出，若透明檢測腔內發現齒輪油。說明第3道密封裝配不到位。

通過對主驅動密封保壓試驗的數據分析，正常情況下10min內的壓降維持在0.2bar左右，若發現保壓過程中壓降值過大，相關人員需停止保壓試驗并認真分析原因，若有必要需對密封進行拆檢。

四、結語

盾構施工過程中主驅動密封若出問題，現場維修或更換異常困難，為避免出現主驅動密封裝配質量的問題，在要求車間人員遵守裝配工藝的同時應引入保壓試驗，保證主驅動密封系統長期穩定工作，各項指標滿足設計要求。

（來源：中國機械）