影響旋轉(zhuǎn)唇形密封性能的因素

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    影響旋轉(zhuǎn)唇形密封性能的因素很多，每種因素均對密封性能影響很大，只有掌握了解這些因素，合理地確定工作條件，設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，選擇材料并正確地使用安裝，才能達(dá)到預(yù)期效果。下面簡單介紹各種影響因素：

　　a、材料影響因素：例如耐油性，壓縮永久變形，熱耐寒性，耐磨性，硬度，回彈性;

　　b、結(jié)構(gòu)參數(shù)影響因素：例如唇口過盈量，唇口接觸寬度，腰厚及腰長，前唇角及后唇角，徑向力，回流線;

　　c、油封使用環(huán)境的影響：例如軸偏心，軸表面粗糙度，油壓。

　　接下來針對一些主要影響因素進(jìn)行分析：

　　1、軸的影響

　　軸的表面粗糙度：如果軸的表面粗糙過大(大于0.9μm)，軸表面之凸峰會穿過油膜與唇形成干接觸，在軸旋轉(zhuǎn)時就會切割密封唇而造成磨損。同時造成唇下油膜增厚使密封失效，如果軸的表面粗糙度過小(小于0.127μm)，唇的接觸部位會被軸的表面四處咬住(即產(chǎn)生粘著現(xiàn)象)，唇下的油被擠出，從而增大摩擦和磨損，也會使密封遭到破壞.所以軸的表面粗糙度應(yīng)有一個適宜的范圍，國外一般控制在0.2-0.61μm;

　　軸的加工狀態(tài)：如果軸的表面存在加工痕跡，損傷和銹蝕，對軸唇圈的密封性能也有很大影響，如果軸上有螺旋加工印痕或軸向劃痕均會造成泄漏;

　　軸的橢圓度：軸不可避免地有一定橢圓度，如果橢圓度過大則因密封唇部跟隨性不適應(yīng)軸的變化頻率而造成泄漏;

　　軸的偏心和跳動量：軸的偏心和跳動量應(yīng)盡量小，否則會改變唇對軸的接觸應(yīng)力分布和跟隨能力而造成泄漏;

　　為了適應(yīng)不可避免的軸的偏心、軸震動等，在軸唇閣結(jié)構(gòu)設(shè)計上可采取減小腰部厚度或增加腰部長度等措施，流體動力軸唇圈對軸偏心和震動等具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在技術(shù)條件允許的情況下應(yīng)盡可能地選擇適宜的流體動力結(jié)構(gòu)。

　　2、壓力影響

　　普通軸唇圈承壓能力較低，一般僅能在0-0.05MPa下使用。當(dāng)壓力超過0.05MPa時，迫使腰都向軸面彎曲，使密封唇與軸的接觸寬度增加，接觸壓力和摩擦力增大，結(jié)果因摩擦熱的迅速積累而導(dǎo)致唇部磨損和燒灼，造成嚴(yán)重泄漏。如果壓力較大，可視具體情況適當(dāng)增加腰部厚度、縮短腰部長度，加大唇與軸的接觸角，最好使用支撐環(huán)減小或防止腰部變形以使降低摩擦生熱，提高軸唇閣的耐壓能力和使用壽命。

　　3、軸速度的影響

　　普通場合下軸唇罔使用溫度的高低是由唇與軸在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的摩擦熱所決定的。所以軸速度(轉(zhuǎn)速和線速度)對軸唇幽的工作性能影響很大。這種影響在于唇口工作溫度的上升和唇對軸跟隨性能的下降，過度的升溫超過了橡膠材料的工作溫度上限即造成唇口的老化破壞，跟隨性能的下降會使油膜變厚而泄漏。要使軸唇圈適用于高速場合，除采用適當(dāng)?shù)南鹉z材料外，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)汁是至關(guān)重要的，如適當(dāng)?shù)亟档脱亢穸龋哟蠼佑|角，采用適應(yīng)高速的流體動力結(jié)構(gòu)等。

　　4、軸唇圈用橡膠材料的影響

　　軸唇圈唇部橡膠材料的性能對其工作性能有極其重要的影響。它決定著軸唇圈的工作溫度范圍，摩擦、磨損性能、耐介質(zhì)性能和密封性能等。所以，作為軸唇圈唇部橡膠材料，除應(yīng)滿足適當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度和硬度、耐高低溫、耐介質(zhì)、耐磨損和耐天候老化等一般要求外，還必須具有良好的撓性(即良好的變形恢復(fù)能力與足夠的剛性相結(jié)合)，以使其在軸運(yùn)行時對軸有良好的跟隨性和對軸的不規(guī)則性、偏心和震動有良好的補(bǔ)償能力。具有高度撓性的密封唇對密封軸所需徑向力也小，因而能減小摩擦力和摩擦生熱。

　　為了提高密封性能，人們在橡膠配合技術(shù)上進(jìn)行了大量的研究，用某些優(yōu)良的配合劑改善橡膠的綜合性能，用一些自潤滑減磨材料降低摩擦系數(shù)，提高耐熱性和耐磨性，也有在唇部復(fù)合一層聚四氟乙烯薄膜或用化學(xué)方法對唇部表面進(jìn)行改性，均能達(dá)到良好的密封效果并能延長密封壽命。

　　5、工作溫度的影響

　　溫度對橡膠材料及其工作特性有很大的影響，高溫使橡膠材料老化，工作性能惡化，低溫使橡膠材料變硬甚至變脆。除此之外，對于軸唇圈最重要的是考慮溫度對橡膠楊氏模量的影響，因楊氏模量的變化直接影響到唇對軸的抱緊力，即影響密封性能。圖1是幾種橡膠軸唇圈的楊氏模量隨溫度變化的情況，由圖可知丁睛橡膠從20℃降至-40℃時，其楊氏模量提高100倍，而楊氏模量直接影響到唇對軸的抱緊力，所以當(dāng)溫度降低時密封唇對軸的抱緊力增加(如圖2所示)。軸唇圈在低溫下啟動時，盡管抱緊力大，彈性差，但一經(jīng)啟動由于摩擦生熱會使唇口溫度迅速上升，恢復(fù)彈性，即使在脆性溫度下或比脆性溫度低15℃的溫度下，軸唇圈亦能正常工作(但軸的跳動量要小于0.5ram，軸速要較高)。圖3是丁腈橡膠軸唇圈在-40℃下啟動軸時唇口溫度和油溫上升情況。該圖說明，軸150r/min啟動數(shù)秒鐘后唇口溫度即可上升10℃以上，所以橡膠能夠恢復(fù)彈性，保持密封性能。高溫對軸唇圈性能的影響，除降低楊氏模量影響密封性外，還會使油的粘度大大降低，而降低唇下油膜的厚度。致使摩擦生熱增大，降低密封性能。

       圖3 軸啟動初期刃口溫度的上升

　6、介質(zhì)影響

　　密封流體對軸唇圈性能的影響主要是通過對橡膠材料性能、潤滑條件和散熱作用的影響來表現(xiàn)的。橡膠材料的選擇很大程度上取決于被密封的流體。一般要達(dá)到被密封流體不至于造成橡膠材料的軟化、過渡膨脹、硬化或有損物理機(jī)機(jī)械性能和密封性能的作用。特別要注意潤滑油中少量添加劑的影響，如高壓，高速齒輪油中就含有磷、硫、鹵素等有機(jī)化合物或有機(jī)金屬化合物。這些化合物對硅橡膠有嚴(yán)重的腐蝕作用，能使丁腈橡膠進(jìn)一步交聯(lián)硬化，對丙烯酸酯膠也有一定影響。這種油經(jīng)長期高溫使用后會沉積黑色油泥，增加密封唇的磨損;其他潤滑油長期使用后也會存在金屬、砂塵粒子。就象磨料一樣使唇和軸磨損，導(dǎo)致軸唇圈縮短壽命。

　　潤滑油的種類和用量對唇口的潤滑和摩擦溫升有重要影響，圖4是幾種潤滑油和潤滑脂，在轉(zhuǎn)速為3000r/min的條件下對唇口溫升的影響。該圖說明，由于潤滑脂的散熱能力較潤滑油差(低70%)，所以唇口溫升最高;用齒輪油潤滑時，唇口溫升要比潤滑油高。潤滑油量對唇口溫升也有影響。油量過少會出現(xiàn)潤滑不良，散熱不好的問題。如果斷油則會引起唇口溫度急劇上升而導(dǎo)致密封早期失靈(干摩擦試驗證明：密封唇部可在1-3min內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重?zé)g龜裂)。為了充分發(fā)揮軸唇圈的密封性能。延長使用壽命，必須仔細(xì)考慮密封流體及其潤滑方式對軸唇圈的影響。另外還應(yīng)注意保持油的清潔，并定期進(jìn)行更換。

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　  7、安裝因素的影響

　　大量事實證明，裝配不當(dāng)或裝配損傷是造成軸唇圈早期密封失靈的最主要的原因。人們往往不注意安裝，當(dāng)密封出現(xiàn)泄漏時，常把問題歸結(jié)為軸唇圈性能不佳，而忽略了人為的因素。裝配時應(yīng)注意：

　　(1)軸唇圈和軸應(yīng)清洗干凈、它們本身無任何缺陷和損傷。

　　(2)密封唇部(或主副唇之間)涂一層清潔的潤滑油膏。

　　(3)用專用裝配工具，正確地進(jìn)行安裝，不允許安裝傾斜，以保證軸與軸唇圈的同心度。

　　8、結(jié)構(gòu)因素的影響

　　軸唇圈是一種精巧而復(fù)雜的機(jī)械配件，正確地確定結(jié)構(gòu)參數(shù)對其密封性能和使用壽命有決定性的影響。

　　影響油封密封性能的因素非常復(fù)雜，而且各因素之間相互關(guān)聯(lián)，制約性強(qiáng)，本文從材料、結(jié)構(gòu)和使用環(huán)境三個方面論述了一些主要影響因素，其它還有彈簧參數(shù)、骨架參數(shù)、模具設(shè)計生產(chǎn)工藝等，也都必須一一加以考慮，只有全面衡量各種影響因素才能生產(chǎn)出性能優(yōu)異的油封。

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szg不敗

感謝無私分享資料

斯文棒棒

總結(jié)很全面

淡然

謝謝分享，補(bǔ)充一點。為了提高軸的表面粗糙度和耐磨性，可以采用在軸和密封接觸的表面，鍍硬鉻，再磨的方法。
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路人十三

實用，
/ A. U. G  e) j

universal

樓主是摘自NOK的樣本嗎，這種圈習(xí)慣上不叫軸唇圈什么的，一般叫旋轉(zhuǎn)油封，或者簡單稱油封，英文叫做oil seal，比較牛的有弗洛伊登貝克和NOK，兩家的合資公司叫恩福。旋轉(zhuǎn)油封跟別的橡膠密封不太一樣，其抱緊力很大一部分是由彈簧提供的。橡膠的彈性模量不是線性的，應(yīng)用中不好定量比較，常比較的是50%拉伸模量和100%拉伸模量，參見ASTM D412，但這些指標(biāo)對小拉伸量的油封其實意義不大。溫度降低時要求的是橡膠的玻璃化溫度低，實踐中多用TR-10來推薦最低工作溫度，甚少有比較彈性模量的。

勿擾意志

很詳細(xì)全面

喜鵲QX

謝謝樓主的分享，學(xué)習(xí)。

面壁深功

畢竟不是金屬件，裝配不當(dāng)或裝配損傷是造成軸唇圈早期密封失靈的最主要的原因。

詹風(fēng)

這是什么密封？