重型大型機(jī)械設(shè)備投資巨大，為了能最大程度地使用設(shè)備，盡快盡早收回投資，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的可靠性有很高的要求。重型大型機(jī)械設(shè)備中密封件無處不有，雖然其價(jià)值只占總成本很小的比例，但對(duì)保證設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。密封件往往是設(shè)備上控制和執(zhí)行部件的關(guān)鍵，又是易損件，如果是因?yàn)槊芊饧夹g(shù)件的過早失效而造成整套設(shè)備的非計(jì)劃停產(chǎn)檢修更換密封件，其損失將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于密封件本身的價(jià)值。

　　

　　TPM咨詢公司提出：重型大型機(jī)械設(shè)備上的主密封技術(shù)部位尺寸較大，需要大尺寸的密封件，例如用于隧道施工設(shè)備中主軸處旋轉(zhuǎn)油封直徑可達(dá)10m以上，萬噸壓機(jī)上的液壓缸往復(fù)密封直徑能達(dá)2m以上。由于加工制造的原因，即使提高加工的精度等級(jí)，超大尺寸的金屬件也有較大的絕對(duì)配合尺寸公差。加上結(jié)構(gòu)件的受力變形，密封處往往有較大的縫隙和偏心，要求密封件能在大間隙高壓工況下可靠地工作，并有很好的跟隨性。

　　

　　大尺寸密封件的安裝也是重要的一個(gè)方面。特別是設(shè)備維修時(shí)密封件的現(xiàn)場更換并非易事，需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技巧。在特定的設(shè)備和應(yīng)用場合下，要求使用剖分式（開式結(jié)構(gòu)）的密封件，能夠在現(xiàn)場粘接安裝，無需拆卸液壓缸活塞桿或傳動(dòng)軸。

　　

　　重型大型機(jī)械的應(yīng)用范圍很廣，工況條件也不盡相同，其關(guān)鍵部位的密封件尺寸巨大，對(duì)密封件的性能要求又極高，往往需要特殊設(shè)計(jì)的密封件。以下介紹3個(gè)重型大型機(jī)械領(lǐng)域成功的密封案例。

 

TPM密封技術(shù)

　　

　　隧道掘進(jìn)機(jī)上主軸軸承密封技術(shù)系統(tǒng)

　　

　　隧道掘進(jìn)機(jī)也稱盾構(gòu)機(jī)，是一種先進(jìn)的地下掘進(jìn)作業(yè)設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，工況條件惡劣。例如在德國漢堡市的易北河過江隧道工地上施工的一臺(tái)隧道掘進(jìn)機(jī)，刀盤直徑14.2m，設(shè)備總長度58m，總重量計(jì)2500t，價(jià)值3千萬歐元。隧道掘進(jìn)機(jī)上的主軸承密封系統(tǒng)是設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵部件，位于刀盤的驅(qū)動(dòng)主軸和盾殼的鋼結(jié)構(gòu)之間，其作用是隔離作業(yè)區(qū)的土石方和設(shè)備的機(jī)械傳動(dòng)及電氣控制部分，阻止泥漿進(jìn)入主軸承，重要性可想而知。因?yàn)槭堑叵伦鳂I(yè)，該密封系統(tǒng)難以在現(xiàn)場更換，其壽命必須要保證隧道掘進(jìn)機(jī)完成整條隧道的作業(yè)。

　　

　　是專門為隧道掘進(jìn)機(jī)主軸承密封設(shè)計(jì)的大尺寸旋轉(zhuǎn)油封TBM系列，材料為耐油耐水高強(qiáng)度耐磨丁腈橡膠B248，密封件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證密封唇口有很好的跟隨性，保持與旋轉(zhuǎn)軸有最佳的接觸角度；在保證密封效果的同時(shí)減小密封件的動(dòng)接觸面積，在最大程度上降低摩擦發(fā)熱和密封唇口磨損，使之能用于壓力工況（如土壓平衡式作業(yè)工況）。

　　

　　根據(jù)隧道掘進(jìn)機(jī)的工況條件，推薦使用多個(gè)密封件串聯(lián)的密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如。建議在第一道TBM密封件前設(shè)置一道迷宮式密封，并用油脂進(jìn)行連續(xù)"沖洗"潤滑，油脂的消耗量視工況而定，每小時(shí)每米密封周長約消耗0.1-0.3kg油脂。前3道密封件之間也需要油脂潤滑，最后兩道密封件之間應(yīng)用潤滑油進(jìn)行循環(huán)潤滑，或至少有一道0.5m高度的油浴潤滑。因?yàn)槊芊饧加幸欢ǖ?quot;泵油"能力，油浴潤滑時(shí)需及時(shí)補(bǔ)充潤滑油。

　　

　　TBM密封件背部受壓時(shí)，密封唇口的開啟壓力約0.1-0.2 bar（1bar=0.1MPa），主軸承的潤滑油（脂）壓力最好不要超過0.1 bar。如果超過0.1 bar，需將最后這道密封件的朝向反過來，朝向主軸承方向。

　　

　　安裝TBM密封件時(shí)，需要軸向壓緊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，需要有每毫米周長約14N的軸向壓緊力。

　　

　　大型板材軋機(jī)上液壓壓下油缸的密封系統(tǒng)

　　

　　液壓壓下裝置（AGC Automatic Gauge Control）是熱軋和冷軋?jiān)O(shè)備上的關(guān)鍵部件，其中的液壓壓下油缸是該裝置的執(zhí)行元件，屬于大直徑短行程伺服油缸，對(duì)其可靠性和摩擦力性能有很高的要求。液壓壓下油缸的典型工況參數(shù)為：

　　

　　正常工作壓力：280 bar （無桿腔） / 60 bar （有桿腔）

　　

　　液壓油溫度：60℃

　　

　　速度：約2 mm/s

　　

　　工作頻率：約20 Hz

　　

　　行程：最大15 mm，正常工況下在30mm?2mm之間

　　

　　液壓壓下油缸在正常運(yùn)行時(shí)處于高頻震動(dòng)和調(diào)節(jié)工況，為了達(dá)到很高的頻率響應(yīng)和控制精度，要求密封件有較低且恒定的摩擦力，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)平穩(wěn)，無低速爬行現(xiàn)象。

　　

　　為一典型的液壓壓下油缸用密封系統(tǒng)。所有的密封元件以及防塵圈的材料為填充聚四氟乙烯（PTFE），PTFE材料有最低的摩擦系數(shù)，其啟動(dòng)摩擦系數(shù)相對(duì)接近滑動(dòng)摩擦系數(shù)，所以不會(huì)出現(xiàn)低速爬行現(xiàn)象。該填充聚四氟乙烯是我們自己的配方，積累了多年在密封材料領(lǐng)域的研究成果，具有很高的耐磨性和抗縫隙擠出能力?？子妹芊釵MK-S和桿用密封OMS-S使用帶弧度的彈性元件，其PTFE滑環(huán)設(shè)計(jì)有較大的截面尺寸，使之最佳適用于大尺寸短行程并有高頻震動(dòng)的液壓壓下油缸的工況。防塵圈PT2 是專門為液壓壓下油缸的工況設(shè)計(jì)的雙作用防塵圈，防塵唇口的設(shè)計(jì)，即使是垂直安裝且活塞桿朝下的油缸，活塞桿進(jìn)口處也不會(huì)有灰塵積累。建議在桿封OMS-S和防塵圈PT2之間設(shè)計(jì)一安全孔，確保無背壓形成和困油出現(xiàn)，多年來的使用經(jīng)驗(yàn)證明，在正常工況下不會(huì)因?yàn)橛邪踩锥霈F(xiàn)外泄漏。

　　

　　大型液壓機(jī)上的主油缸密封系統(tǒng)

　　

　　經(jīng)典的密封系統(tǒng)是夾布橡膠V形組合圈ES型。這種多件組合密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是性能可靠，堅(jiān)固耐用，并且能用于表面質(zhì)量不是十分理想的密封場合，密封件可以做成剖分式結(jié)構(gòu)，便于維修時(shí)密封件的更換，至今仍在廣泛地使用。

　　

　　針對(duì)超大尺寸（d > 1000 mm） 的壓機(jī)主缸密封，專門研制開發(fā)了重型V形組合圈V-1000系列 。該密封件的截面比ES型要大得多，更加堅(jiān)固可靠，一般選用5件套 （3個(gè)密封環(huán)） 或6件套 （4個(gè)密封環(huán)）的開式密封結(jié)構(gòu)，方便密封件的安裝。密封件的材料有棉布浸丁腈橡膠NBR和棉布浸天然橡膠NR兩種，出于介質(zhì)相容性的考慮，建議當(dāng)介質(zhì)為水基乳化液或水時(shí)選用棉布浸天然橡膠NR的密封件。考慮到超大尺寸金屬件有較大的絕對(duì)加工公差，加上金屬件在壓力作用下的變形，密封處往往有較大的配合間隙（徑向），為了保證密封件在高壓工況下仍能可靠地工作，在V-1000系列的壓環(huán)的內(nèi)外徑上分別組合了一個(gè)PA材料的擋圈，進(jìn)一步提高密封件的使用壽命。

　　

　　對(duì)于連續(xù)作業(yè)且行程頻率頗高的陶瓷壓機(jī)的主缸密封，建議采用以填充聚四氟乙烯PTFE為材料的組合密封。該密封系統(tǒng)的特點(diǎn)是摩擦力小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，桿用主密封技術(shù)OMS-MR PR 有泄壓功能，系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)困油和背壓，因而又有很高的工作可靠性和使用壽命。防塵圈PT 1有防塵和密封的功能，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的密封效果，實(shí)現(xiàn)零泄漏。