01
故障现象
我单位盾构机在地铁盾构施工中，其泥浆罐轴端密封经常损坏。我们历时 3 个月跟踪了 4 台泥浆罐，对其运行状态做了详细调研和统计，其结果如附表所示。由附表可知，4 台泥浆罐轴端密封在 3 个月期间发生故障 33 次，平均每个月发生故障 11 次。泥浆罐外形如图 1 所示。
更换新的轴端密封件影响施工工期、费用较高。因此，泥浆罐轴端密封损坏后只是被动维修，维修过程中还会浪费浆液和污染施工环境，不利于文明施工。
02
轴端密封结构
泥浆罐设有泥浆搅拌轴，泥浆搅拌轴两端安装在短轴和长轴上。短轴和长轴通过NSK-22217EAE4 型调心滚子轴承安装在泥浆罐罐体两侧，短轴端外侧采用 3 道 O 形密封圈，长轴端外侧采用 2 道 O 形密封圈，以阻止泥浆浸入短轴和长轴内部密封件。
短轴和长轴内部密封件均采用 1道 95mm×120mm×12mm 的 NAK 牌油封和 2 道 100mm×120mm×11.8mm的 Y 型密封圈，用于防止泥浆进入轴部，对轴承具有良好保护作用。短轴端和长轴端密封结构如图 2 和图 3所示。
03
润滑缺陷及改进方法
（1）润滑缺陷
该轴端的润滑脂为手动加注方式，即由人工用黄油枪加注润滑脂。这种加注方式存在 2 个缺陷：一是若操作人员责任心不强，很难做到定时、定量加注润滑脂，且人工成本较高；二是操作人员使用黄油枪加注润滑脂时，无法测定轴端内部已有润滑脂的压力，很难控制加注量。由上述 2 个缺陷可知，润滑脂加注方式存在缺陷，是导致泥浆罐轴端故障的关键因素。
（2）改进方法
经研究，我们决定将润滑脂加注方式由手动改进为自动，改进方法主要是在泥浆罐上安装具有定时、定量和时间设定等功能的油脂泵。油脂泵打出的润滑脂通过管路输送到每个轴端注油口，以此润滑轴承和轴端密封件。
04
油脂泵选型及时间设定方法
（1）油脂泵选型
我们计算了泥浆罐短轴和长轴密封腔室容积及搅拌轴转速，得出单润滑点位润滑脂流量及压力。油脂泵选型时必须具备以下功能或特性：油脂泵必须是高压油脂泵，具有时间控制器；配备过滤器，具有较好的抗振动能力；具有 8个以上的分配油路，采用高压油管输出润滑脂。此外，油脂泵出现故障时，能够人工加注油脂。
根据上述选型原则，搜集相关产品信息，最终选择了南京苏庆辰科技有限公司生产的DB0112-12K 型高压油脂泵，其结构如图 4 所示。
DB0112-12K 型高压油脂泵为电动柱塞泵，可由直流电动机或交流电动机驱动，通过涡轮、蜗杆及偏心轮机构带动柱塞做往复运动，可使润滑脂不断从出油口排出。其活塞机构采用特殊合金钢制作，精度高、压力稳定、使用寿命长，适合隧道恶劣的施工环境。其输出的额定压力为25MPa，油脂罐容积为 2L，额定流量为 5.5mL/min，可输送最高黏度为 NLGI2# 的润滑脂；使用环境温度为 -20℃～＋ 55℃。
该型高压油脂泵自带刮油机构并附带压送油脂功能，可将润滑脂输送到活塞机构的吸取口，以保证高压油脂泵可靠输送高黏度润滑脂；高压油脂泵上安装 CK-1 型时间控制器，可对其润滑和休止时间进行控制；配备型号为10033 的过滤器，其过滤精度达到 150µm，过滤性能优良；该高压油脂泵采用配备 8 个油路的 U-8M 型分油器，能够完成泥浆罐轴端油脂分配任务。该高压油脂泵电气原理如图 5 所示。
（2）时间设定方法
该型高压油脂泵润滑和休止时间设定方法如图 6 所示。左侧为该型高压油脂泵润滑时间设定旋钮，箭头所指的数字、字母为 16 个润滑时间代码，最短润滑时间可设定为 1min，最长润滑时间可设定为 16min。右侧为该型高压油脂泵休止时间设定旋钮，箭头所指数字、字母为 16 个休止时间代码，最短休止时间为 0.5h，最长休止时间为 8h。用一字形螺丝刀旋转面板上的这 2 个旋钮，可设定该型高压油脂泵润滑时间和休止时间。
05
改进效果
泥浆罐自动注脂系统适用于海瑞克、中铁装备等生产制造的隧道盾构掘进机。改进后我们对泥浆罐进行了跟踪检验，在其使用的 3 个月时间内使用效果良好，平均每个月仅发生故障 2.4次，相比改造前故障率有了显著下降。
本文来自《工程机械与维修》2017第4期
