唇形旋转密封圈(油封)是怎么样的

广东德龙密封科技有限公司 2023-10-13

旋转轴唇形密封圈通常称为油封,广泛应用于工程机械变速箱、驱动器等部位,如变速箱前后驱动轴、驱动器主减速器、轮边等,其功能是将油腔与外界隔离,内部密封油,外部防尘。目前,我国广泛使用的旋转轴唇形密封圈油封结构类型较多,其基本结构包括橡胶密封部分、金属骨架或金属外壳和金属弹簧。

旋转液压油封

一、油封的密封原理

油封的密封是由柔性密封元件(皮革、橡胶、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚酰亚胺等)与旋转轴之间的过渡配合形成的。其密封机制是:油封唇与轴接触表面同时共存干摩擦、边界润滑和液体润化,并不断更换。干摩擦损坏,液体润化泄漏。在边界润滑下,油封唇与轴页之间形成稳定的液体动压油膜,油膜厚度约为0025mm;这种油膜不仅用于润滑,还用于密封。如果油膜太厚,液体会泄漏;如果油膜太薄,就不能形成液体润滑膜,嘴唇就会受损。因此,为了获得良好的密封性能和较长的工作寿命,人们需要为结构设计、橡胶配方设计和安装应用中产生薄而稳定的边界润滑膜提供条件。其中,在结构设计、安装应用方面,我国常见油封的条件非常严格,为频繁发生泄漏故障埋下隐患。

二、目前油封存在的问题

  1. 在结构设计中,由于大量油封与旋转轴密封直接过渡,实现动态密封,对旋转轴的偏心度、尺寸偏差、不圆度、表面粗糙度有非常明确的规定:
    • 轴偏心度、偏心度尺寸直接关系到油封嘴唇接触应力的分布,一般要求为0.3mm(轴径为50~80mmm,油封角速度为10~15m/s)然而,在许多情况下,这是非常困难的。例如,主减速器油封密封的装配技术要求:输入法兰中心线对油封座孔中心线的偏心小于0.1mm。但由于座孔中心线取决于轴承座和支架止口的中心位置,输入法兰中心线取决于花键与主动螺旋锥齿轮的中心位置,两条中心线的偏移难以控制在0.1mm范围内。
    • 轴尺寸偏差:只有准确选择轴尺寸偏差,才能获得良好的密封效果。轴太大会增加嘴唇的接触负荷,而轴太小会使嘴唇接触表面的密封压力不够。过大的压力会导致过早的密封故障,而过小的接触应力会导致泄漏。
    • 轴不圆度:轴不圆度可能使弹性体密封唇根据轴不规则运动而变形或失去弹性,造成疲劳损伤。
    • 轴表面粗糙度一般规定为Ra1、6~3、2um,表面过于光滑,不利于产生和维持油膜,密封环干摩擦,造成泄漏;过于粗糙,摩擦损伤加重,也会导致油封早期失效。
  2. 密封安装应用:施工前必须在油封嘴唇上涂少量润滑脂,因为油封嘴唇与轴相比有过盈,安装必须注意密封嘴唇扭转、挤压,当轴端无锥、弧、螺纹时,应更加注意,否则容易划伤嘴唇,影响密封效果。
  3. 目前油封对轴表面的损伤比较敏感,轻微的损伤可能会对其密封效果和工作寿命产生很大的影响,甚至直接导致泄漏。

三、新型油封的结构和优点

新油封的主要特点是在旋转轴和油封嘴唇之间设计了一个涂有波浪橡胶的油封内轮毂。工作时,内轮与轴一起旋转,油封在嘴唇和内轮表面之间实现动密封。其优点如下:

  1. 在油封的中心部分覆盖一层波浪橡胶,适用于旋转轴的大偏心(通常只需要0.5mm左右)和轴的大尺寸偏差,具有良好的径向和轴向缓冲特性。该油封的轴偏心度为0.5mm、污泥试验以800rpm的速度显示出良好的密封性能,5000公里的寿命试验也显示出特别长的使用寿命。
  2. 由于密封是在油封嘴唇和内轮毂之间实现的,因此对轴的不圆度和表面粗糙度要求较低,对轴表面的轻微损伤不敏感,提高了油封的稳定性。
  3. 在内轮毂上涂一层橡胶,可以使油封牢固地安装在轴上。如果在橡胶表面涂上润滑脂,安装会变得更容易。
  4. 在油腔与外界之间设计了迷宫通道,并在通道中布置了两个防尘唇,使主唇与灰尘和水保持一定距离,延长了油封的使用寿命。

四、总结

由于新油封在油封主唇与旋转轴之间布置缓冲油封内轮毂,油封主唇不直接接触轴,有效减少轴偏心、表面粗糙、轴不圆度等外部不利条件对封闭的影响,也使安装容易,提高密封效果,延长使用寿命。

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