1．故障现象
    某3～5t级节能型装载机在使用过程中，其行星式变速器输出端容易出现漏油故障。经检查，发现输出轴连接法兰上的主密封圈和防尘密封圈均产生严重磨损。其中主密封圈双唇口与连接法兰配合面已磨损出较大间隙；防尘密封圈双唇口存在严重的干摩擦现象，且其唇口处沉积许多泥沙。

    2．行星式变速器结构
    该3～5t级节能型装载机的行星式变速器具有结构紧凑、传动效率高、操作简便、使用寿命长等优点，适应低转速、节能型发动机要求。该型变速器由液力变矩器和动力换挡变速箱2部分组成。其中液力变矩器为大容量、单级、二相、四元件双涡轮结构，动力换挡变速箱为液力换挡、4个挡位（2前进、1倒退、1空挡）的行星结构。该行星式变速器传动原理如图1所示，其动力换挡变速箱输出端密封结构如图2所示。

    3．磨损因素
    主密封圈唇口与输出轴连接法兰接触面微观动态如图3所示。该输出轴连接法兰与主密封圈接触表面上戮附油液可缓慢流动，其流动方向如下：从油腔侧流向大气侧，再从大气侧流回油腔侧，形成循环、稳定的油膜，以减轻密封部位的磨损。但是，动力换挡变速箱输出轴连接法兰转速很快，主密封圈和防尘密封圈密封部位受到温度、压力、污染物的影响，仍会产生磨损。其磨损因素主要有5点，如下所述。

    一是该输出轴连接法兰与主密封圈和防尘密封圈接触表面最高线速度超过12.84m/s，当主密封圈和防尘密封圈采用橡胶的耐磨性较差，且其润滑空间小、散热条件差，就会加速其磨损。
    二是主密封圈和防尘密封圈唇口与输出轴连接法兰接触表面产生摩擦，唇口部位油液温度比其他部位油液温度高出20～50℃。当唇口处温度长时间超过其自身材料所容许温度后，就会缩短其使用寿命。
    三是该输出轴连接法兰与主密封圈和防尘密封圈所能承受的最大工作压力仅为0.02～0.05MPa，若输出轴连接法兰处超过此压力范围，就会加速其磨损。
    四是主密封圈和防尘密封圈的防尘功能较差，污染物和灰尘进入其唇口处，就会加速其唇口磨损。
    五是输出轴连接法兰与主密封圈和防尘密封圈接触表面的粗糙度不符合要求，由此可加速其唇口磨损。
    4．故障排查
    由故障现象可知，造成该型变速器输出端漏油的直接原因，是主密封圈和和防尘密封圈唇口严重磨损。根据故障现象、输出轴连接法兰密封结构及其磨损因素，我们进行了排查，共排查出4项问题，如下所述。
    一是检查输出轴连接法兰主密封圈和防尘密封圈唇口均采用了双唇口结构，其中双唇口防尘密封圈的内侧唇口由于润滑不足，造成唇口干摩擦，失去防尘功能。
    二是检查主密封圈和防尘密封圈采用了“同向叠加”组合装配方式（见图2），4个唇口之间间距很近，唇口之间空间狭小。当连接法兰长时间处于高速旋转时，摩擦产生的热量不易扩散，造成温升较快，降低了密封圈和防尘密封圈使用寿命。
   三是检查主密封圈材质采用丁晴橡胶制成，当油温较高时，该种材质的主密封圈容易老化变形，造成其渗漏几率成倍提局。
    四是检查输出轴连接法兰与主密封圈和防尘密封圈接触表面的粗糙度不良，加剧了主密封圈和防尘密封圈磨损，降低了使用寿命。

    5．改进措施
    根据排查出的问题，我们设计了一种新型变速器输出端组合密封结构。该新型组合密封结构由密封圈座、主密封圈、防尘密封圈和连接法兰组成，如图4所示。

    该新型密封结构的主密封圈和防尘密封圈均为单唇口结构，2个密封圈外径与密封圈座为过盈配合。唇口挤压于连接法兰轴颈上，其中防尘密封圈唇口朝向空气侧，主密封圈唇口朝向油腔侧。这种“背靠背”安装结构，扩大了唇口之间的空间。主密封圈采用氟橡胶(FPM）制成，提高了其对高油温的适应能力。将连接法兰与唇口配合面（轴颈）的粗糙度由原来的0.8提升至0.4、以减轻其对2个密封圈唇口的磨损。
    对该新型密封结构装配时，在主密封圈和防尘密封圈唇口上涂抹适量润滑脂，将防尘密封圈唇口朝内压装到密封圈座底部，将主密封圈唇口朝外压入密封圈座并与防尘密封圈贴紧。当输出轴连接法兰高速旋转时，主密封圈唇口从油腔侧吸油并与润滑脂混合后，在旋转法兰面及2个唇口之间形成连续、稳定的油膜，依靠油膜的表面张力阻止油液泄漏，防止唇口磨损。防尘密封圈唇口朝向空气侧，其唇口有向外排挤灰尘的能力。2个唇口之间充分、均匀的油膜能有效地保护其唇口，提高其防尘能力。

6．改进效果
    采用2个单唇口密封圈“背靠背”组合装配方式，增强了唇口处润滑、密封和散热作用，延长了密封圈使用寿命，避免了2个双唇口密封圈“同向叠加”组合装配方式带来的缺陷。该新型密封结构对长时间高速旋转、温升较快且外界灰尘、泥浆多的工况具有较强的适应能力。
    我们将该新型密封结构总成安装在试验台上进行了500h交变加载和泥水环境的强化试验，输出轴法兰密封处无任何渗漏现象。试验后检测2个密封圈均完好，唇口磨损量在正常范围内。3年来跟踪数据说明，输出轴法兰处密封圈使用寿命延长了2.5倍以上，赢得了良好的经济效益和社会效益。