本文以齒式破碎機的軸承密封為研究對象，針對齒式破碎機在盾構領域中遇到的軸承密封失效問題，進行深入的分析與研究，并提出改進措施。通過對齒式破碎機的優化和改造，有效提升了破碎機軸承密封能力，可為盾構領域應用齒式破碎機提供參考。
1、設備故障現象
在某盾構施工項目，施工幾十環后，開始出現軸封少量漏漿的情況，漏漿初期只是少量漿液點滴滲漏，現場施工人員采取堵漏措施，將末端密封用橡膠密封環進行封堵，起初，但隨著設備不斷運轉，泄漏也隨之越來越大，直至無法正常運轉，施工現場密封失效漏漿情況如圖 1 所示。
將設備拆除運回破碎機廠家，并對密封進行拆卸分析，將破碎機結構件逐一拆除后，發現破碎機軸承密封失效，密封腔與軸套間塞滿了從破碎腔擠入的砂石和漿液，如圖 2 所示，密封圈已擠壓變形，被擠壓在溝槽中，軸套外圈的磨損比較大，如圖 3 所示，呈現凹凸狀坑道，坑道的磨損量約 5 mm 左右。3 道密封圈擠壓變形，未形成有效阻隔密封。
2、軸承密封失效分析
(1)密封原因。
經拆解分析發現，密封材料和軸套材料不匹配，軸套采用普通 45 號鋼，拆開后發現磨損較為嚴重。軸套外部密封腔內采用 3 道耐水解，具有優良的耐磨性和強度。壓密量工藝設計為 8%，滿足軸承旋轉及靜態密封試驗，但實際工況需要動態密封，且需要密封介質為含砂石和黏土的泥漿，選取的總壓密量不滿足含泥漿介質的動態密封要求。在外部承壓狀態下，密封圈被擠壓變形，泥漿殘渣中的砂礫和碎石將密封壓實變形而無法復原，導致密封失效，漿液從設備內溢出。
(2)油脂原因。
在油脂注入量方面，原設計補油泵注入量不足，且存在油脂腔內未充滿油脂含有空氣的可能性，由于潤滑不充分，使得密封油脂沒有讓密封圈膨脹開，沒有形成有效阻隔。在油脂注入壓力方面，考慮管損不充分，油脂注入壓力衰減較大，到末端壓力衰減較為明顯，由于潤滑腔內壓力較低，無法與破碎腔內泥漿壓力形成壓力平衡導致密封失效。
(3)結構原因。
原設計道密封采用高壓水水封，中間兩道為油脂潤滑密封，后端為盤根密封。根據拆解后情況分析，原設計道水封黏性較差，介質中含有泥漿成分無法形成有效水封，且施工項目上無法確保 24h不間斷提供高壓水為其提供軸封水。其次，兩道密封原設計理念充滿后只需少量補油就能滿足使用要求，但從實際情況來看，注油孔位為 2 個，未設計排氣孔，腔體內部未充滿油脂，含空氣的可能性較大，導致無法形成有效壓力腔。后端盤根磨損較快，無法長期實現保壓，后因泄漏更換為橡膠密封進行封堵，但無法滿足長期設備運轉的需求。
總之，在密封方面，初步分析密封材料和軸套材料不 匹配，唇形密封壓密量不足，密封變形后導致漿液進入密封腔，造成軸套磨損，漿液從破碎機潤滑腔間隙滲出。在油脂方面，油脂泵選型壓力和流量較小，未使唇形密封膨脹，沒有對泥漿形成有效阻隔。在結構方面，前端水封封堵泥漿作用不大，中間密封潤滑孔位較少，潤滑腔內部存在空氣未排出的可能性，導致密封失效。后端盤根密封設計作用不大，一旦潤滑密封失效，盤根密封只能起到阻擋作用，但無法阻隔泥漿的泄漏。
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