旋转轴唇形密封圈的结构及优点

旋转轴唇形密封圈通常称为油封,广泛应用于工程机械的变速箱、驱动桥等部位,如变速箱前后输出轴、驱动桥主减速器、轮辋等。其作用是将油腔与外界隔离,内部封油,外部防尘。目前国内广泛使用的油封有多种类型,其基本结构有橡胶密封部分、金属骨架或金属外壳和金属弹簧。

一、油封的密封机理

油封的密封由柔性密封件(皮革、橡胶、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯或聚酰亚胺等)之间的过盈配合形成。)和旋转轴。其密封机理是油封唇口与轴的接触面上同时存在干摩擦、边界润滑和流体润滑,它们不断交替产生。干摩擦导致磨损,流体润滑导致泄漏。在边界润滑下,油封唇口与轴之间形成稳定的流体动力油膜,油膜厚度约为0.0025毫米;;这种油膜除了起到润滑作用,还起到密封作用。油膜太厚,流体会泄漏;油膜太薄,不能形成流体润滑膜,唇部就会磨损。因此,为了获得良好的密封性能和较长的工作寿命,要求人们在结构设计、橡胶配方设计和安装中为形成薄而稳定的边界润滑油膜提供条件。其中,在结构设计、安装和使用方面,国内常用的油封规定的条件非常苛刻,这也为泄漏故障的频繁发生埋下了隐患。

二、现有油封的缺点

1.在结构设计上,目前广泛使用的油封是与转轴直接过盈配合的动密封,对转轴的偏心度、尺寸偏差、圆度和表面粗糙度有非常严格的要求:

1)轴的偏心直接影响油封唇口接触应力的分布,通常要求在0.3mm以内(轴径50 ~ 80 mm,油封线速度10 ~ 15 m/s),但很多情况下很难做到。比如驱动桥主减速器油封的装配技术要求:输入法兰中心线对油封座孔中心线的偏心度小于0.1 mm .但是,由于座孔中心线取决于轴承座与支架之间配合挡块的中心位置, 并且输入法兰的中心线取决于输入法兰和主动螺旋锥齿轮之间的匹配花键的中心位置,因此很难将两个中心线的偏移量控制在0.65438±0mm的范围内

2)轴的尺寸偏差:只有正确选择轴的尺寸偏差,才能获得良好的密封效果。太大的轴会增加唇端的接触负荷,而太小的轴会使唇端接触面上的密封压力不足。过大的压力会导致密封过早失效,而过小的接触压力会导致泄漏。

3)轴的不圆度:轴的不圆度很可能使弹性密封唇根据轴的不规则运动而变形或失去弹性,从而造成疲劳破坏。

4)轴表面粗糙度,一般定义为ral.6 ~ 3.2 um,过于光滑,不利于油膜的形成和维持。密封圈干摩擦容易烧伤造成泄漏;如果太粗糙,会加剧摩擦磨损,也会造成油封早期失效。

2.在安装和使用方面:安装前,必须在油封唇部涂上少许润滑脂。由于油封唇口与轴有干涉,安装时必须注意和防止油封唇口的扭曲和挤压,特别是重要的官方端有螺纹而没有锥度和圆角时,否则容易划伤唇口,影响密封效果。

3.现有的油封对轴面的损伤比较敏感,即使轻微的损伤也可能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。