旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈通常稱為油封，廣泛應(yīng)用于工程機械變速箱、驅(qū)動器等部位，如變速箱前后驅(qū)動軸、驅(qū)動器主減速器、輪邊等，其功能是將油腔與外界隔離，內(nèi)部密封油，外部防塵。目前，我國廣泛使用的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈油封結(jié)構(gòu)類型較多，其基本結(jié)構(gòu)包括橡膠密封部分、金屬骨架或金屬外殼和金屬彈簧。

一、油封的密封原理

油封的密封是由柔性密封元件（皮革、橡膠、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚酰亞胺等）與旋轉(zhuǎn)軸之間的過渡配合形成的。其密封機制是：油封唇與軸接觸表面同時共存干摩擦、邊界潤滑和液體潤化，并不斷更換。干摩擦損壞，液體潤化泄漏。在邊界潤滑下，油封唇與軸頁之間形成穩(wěn)定的液體動壓油膜，油膜厚度約為0025mm；這種油膜不僅用于潤滑，還用于密封。如果油膜太厚，液體會泄漏；如果油膜太薄，就不能形成液體潤滑膜，嘴唇就會受損。因此，為了獲得良好的密封性能和較長的工作壽命，人們需要為結(jié)構(gòu)設(shè)計、橡膠配方設(shè)計和安裝應(yīng)用中產(chǎn)生薄而穩(wěn)定的邊界潤滑膜提供條件。其中，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝應(yīng)用方面，我國常見油封的條件非常嚴格，為頻繁發(fā)生泄漏故障埋下隱患。

二、目前油封存在的問題

1. 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于大量油封與旋轉(zhuǎn)軸密封直接過渡，實現(xiàn)動態(tài)密封，對旋轉(zhuǎn)軸的偏心度、尺寸偏差、不圓度、表面粗糙度有非常明確的規(guī)定：
   • 軸偏心度、偏心度尺寸直接關(guān)系到油封嘴唇接觸應(yīng)力的分布，一般要求為0.3mm（軸徑為50～80mmｍ，油封角速度為10～15m/s）然而，在許多情況下，這是非常困難的。例如，主減速器油封密封的裝配技術(shù)要求：輸入法蘭中心線對油封座孔中心線的偏心小于0.1mm。但由于座孔中心線取決于軸承座和支架止口的中心位置，輸入法蘭中心線取決于花鍵與主動螺旋錐齒輪的中心位置，兩條中心線的偏移難以控制在0.1mm范圍內(nèi)。
   • 軸尺寸偏差：只有準確選擇軸尺寸偏差，才能獲得良好的密封效果。軸太大會增加嘴唇的接觸負荷，而軸太小會使嘴唇接觸表面的密封壓力不夠。過大的壓力會導致過早的密封故障，而過小的接觸應(yīng)力會導致泄漏。
   • 軸不圓度：軸不圓度可能使彈性體密封唇根據(jù)軸不規(guī)則運動而變形或失去彈性，造成疲勞損傷。
   • 軸表面粗糙度一般規(guī)定為Ra1、6～3、2um，表面過于光滑，不利于產(chǎn)生和維持油膜，密封環(huán)干摩擦，造成泄漏；過于粗糙，摩擦損傷加重，也會導致油封早期失效。
2. 密封安裝應(yīng)用：施工前必須在油封嘴唇上涂少量潤滑脂，因為油封嘴唇與軸相比有過盈，安裝必須注意密封嘴唇扭轉(zhuǎn)、擠壓，當軸端無錐、弧、螺紋時，應(yīng)更加注意，否則容易劃傷嘴唇，影響密封效果。
3. 目前油封對軸表面的損傷比較敏感，輕微的損傷可能會對其密封效果和工作壽命產(chǎn)生很大的影響，甚至直接導致泄漏。

三、新型油封的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點

新油封的主要特點是在旋轉(zhuǎn)軸和油封嘴唇之間設(shè)計了一個涂有波浪橡膠的油封內(nèi)輪轂。工作時，內(nèi)輪與軸一起旋轉(zhuǎn)，油封在嘴唇和內(nèi)輪表面之間實現(xiàn)動密封。其優(yōu)點如下：

1. 在油封的中心部分覆蓋一層波浪橡膠，適用于旋轉(zhuǎn)軸的大偏心（通常只需要0.5mm左右）和軸的大尺寸偏差，具有良好的徑向和軸向緩沖特性。該油封的軸偏心度為0.5mm、污泥試驗以800rpm的速度顯示出良好的密封性能，5000公里的壽命試驗也顯示出特別長的使用壽命。
2. 由于密封是在油封嘴唇和內(nèi)輪轂之間實現(xiàn)的，因此對軸的不圓度和表面粗糙度要求較低，對軸表面的輕微損傷不敏感，提高了油封的穩(wěn)定性。
3. 在內(nèi)輪轂上涂一層橡膠，可以使油封牢固地安裝在軸上。如果在橡膠表面涂上潤滑脂，安裝會變得更容易。
4. 在油腔與外界之間設(shè)計了迷宮通道，并在通道中布置了兩個防塵唇，使主唇與灰塵和水保持一定距離，延長了油封的使用壽命。

四、總結(jié)

由于新油封在油封主唇與旋轉(zhuǎn)軸之間布置緩沖油封內(nèi)輪轂，油封主唇不直接接觸軸，有效減少軸偏心、表面粗糙、軸不圓度等外部不利條件對封閉的影響，也使安裝容易，提高密封效果，延長使用壽命。

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