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关于油封的一些知识

2021-06-09

 油封径向力是指油封装在轴上时,唇口对轴所产生的抱紧力,这个力等于唇口的预张力、弹簧的箍紧力和密封介质的附加径向力的总和,油封径向力是控制油封质量的重要指标。

油封的径向力必须选择在适宜的范围内,过大过小都会影响密封性能。当径向力选取过小时,油封唇口对轴的接触压力太小,密封不住介质会造成泄漏;当径向力选取过大时,油封唇口对轴的接触压大,会增加油封的摩擦扭矩和摩擦温度,加速了唇口材料的老化而导致油封的时期损坏。因此径向力必须选择适当,能够使油封唇与轴接触面之间构成一种适宜厚度的油膜,保持一种良好的润滑与摩擦状态,以减少功耗,达到良好的密封效果和长久的工作寿命。

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过盈量:一般来说,密封圈唇口的过盈量与径向力约成正比关系,即过盈量大,径向力就大;过盈量小径向力也小。唇口的过盈量取小,虽对密封偶件的润滑有利,但容易漏油;而过盈量取得太大又影响密封偶件间的油膜形成,使之磨损失效加快。

弹簧槽中心的位置(R)值:R值是指油封唇口与弹簧槽中心的轴向距离。该数值可认为是油封唇口与轴的理论接触宽度。R值小,接触宽度小,易使接触主力呈集中分布,有利于控制稳定的油膜。R值过大,则接触宽度大,不仅增加摩擦生热,而且因主力分布平均,使油膜遭到破坏,形成流体润滑状态,造成漏油。据资料报道,R值的取值范围在0.32.0内,轴径越大,R值越大。当然,R值的选取也不能仅仅依据轴径的大小来确定,也应当综合考虑轴的运动速度(旋转、往复)等因素。

油封腰部厚度和长度:油封的腰部能提供唇部径向力的50%,所以它是保持油封径向力的一个主要因素。腰部较薄、较长,能提高唇口与轴的跟随力,这对高速旋转或偏心较大的轴密封有利。但腰部太薄、太长,易出现变形,同时会减弱腰部的径向力,造成漏油。因此,油封腰部厚度和长度应遵循以下原则来设计。

1)、工作介质压力时,应采用较厚的腰部厚度和较短的腰部长度。(2)、橡胶的硬度越高,模量和弹性越低,油封腰部厚度应当越薄,长度应当越短。

3)、油封的公称尺寸(内径、高度)越大,腰部厚度也应当越厚。(4)、油封唇高增大,腰部厚度也应相应增大。也就是说,腰部厚度与长度也应当成一定的比例。

因为油封唇口部温度上升是与磨擦系数、径向力及轴速成正比。当轴速越大时,应尽量减小磨擦系数和径向力,但磨擦系数爱橡胶材料和配方的限制,一般在0.20.4之间,不宜再减小。因此对于高速用的油封减小磨擦能,降低生热以延长油封的使用寿命,其径向力应选取小一点。相反,对磨擦系数小的油封可适当加大径向力以提高油封唇的追随能力。据此可以推荐高速油封的径向力一般选取在100150N/m之间为宜;低速用油封一般取值可略高一些。总之径向力选取在100200N/m是比较适宜的。

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不同硬度胶料的油封性能变化情况:

a、胶料硬度越高,制出的油封内径越大。这是因为胶料收缩率不同的缘故,胶料硬度越高收缩率越小,因此制得的油封内径就越大。(切唇时,尽量少切点)

b、胶料硬度越高的油封唇口接触越小,这是因为硬度高的油封内径大,同时受压缩变化小的缘故。

C、胶料硬度与径向力的关系 胶料硬度越高的油封其径向力越大,试验结果表明:油封不论加金属弹簧或不加金属弹簧都表明了这一规律。

d、泄漏试验 用不同硬度的胶料制成的油封进行台架试验,可以明显看出硬度过低或过高的油封在短时间内都发生了泄漏。这是因为硬度过低的胶料弹性模量小,油封的径向力就小,因而密封性能比较差。而硬度过高的胶料弹性差,油封唇部追随性能不好,因而也容易产生早期泄漏。硬度在65-75之间的油封有较好的密封性能,运转时间长而不漏。

这证明油封胶料在此硬度范围内,油封的各项性能是比较适宜的。其径向力、接触宽度、摩擦扭矩等性能都比较适宜,且胶料弹性好,唇口有较好的追随能力。唇口与轴接触面间能够构成一种较好的润滑与摩擦状态,因而获得了较好的密封效果。由此证明在一般条件下,普通油封的胶料硬度应选取在70±为宜。

骨架油封结构原理

骨架油封比较简单,一般有三部分组成:油封体、加强骨架和自紧螺旋弹簧。密封体按照不同部位又分为底部、腰部、刃口和密封唇等。通常,在自由状态下的骨架油封,其内径比轴径小,即具有一定的“过盈量”。因此,当油封装入油封座和轴上之后,油封刃口的压力和自紧螺旋弹簧的收缩力对轴产生一定的径向紧力,经过一段时间运行后,该压力会迅速减小乃至消失,因而,加上弹簧可以随时补偿油封自紧力。

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密封原理:由于在油封与轴之间存在着油封刃口控制的油膜,此油膜具有流体润滑特性。在液体表面张力的作用下,油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个新月面,防止了工作介质的泄漏,从而实现旋转轴的密封。油封的密封能力,取决于密封面油膜的厚度,厚度过大,油封泄漏;厚度过小,可能发生干摩擦,引起油封和轴磨损;密封唇与轴之间没有油膜,则易引起发热、磨损。

因此,在安装时,必须在密封圈上涂些油,同时保证骨架油封与轴心线垂直,若不垂直,油封的密封唇会把润滑油从轴上排干,也会导致密封唇的过度磨损。在运转中,壳体内的润滑剂微微渗出一点,以达到在密封面处形成油膜的状态最为理想。

(文章来源:橡胶技术网)

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