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　　摘要：本文從油封的密封機理及分析目前國內(nèi)大量采用的油封存在的不足著手，介紹了一種新型油封的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點

　　旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈通常稱為油封，廣泛應(yīng)用于工程機械的變速箱、驅(qū)動橋等部件中，如變速箱的前后輸出軸，驅(qū)動橋的主減速器、輪邊等處，其功用在于把油腔和外界隔離，對內(nèi)封油，對外防塵。目前國內(nèi)大量采用的油封結(jié)構(gòu)型式比較多，其基本結(jié)構(gòu)包括橡膠密封部分、金屬骨架或金屬殼體和金屬彈簧，圖1是現(xiàn)在國內(nèi)常用的一種普通標(biāo)準(zhǔn)型油封的斷面圖。

　　一、油封的密封機理

　　油封的密封是靠一撓性密封元件(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)軸之間的過盈配合形成的。它的密封機理是：油封唇部和軸之間的接觸表面上同時

　　并存干摩擦、邊界潤滑和流體潤滑三種情況，并不斷交替產(chǎn)生。干摩擦產(chǎn)生磨損，流體潤滑產(chǎn)生泄漏，在邊界潤滑下，油封唇部與軸的界面之間形成一層穩(wěn)定的流體動壓油膜(如圖2)，油膜厚度約0.0025mm;這層油膜除用作潤滑之外，還起密封作用。油膜太厚，流體就會泄漏;油膜太薄，就不能形成流體潤滑膜，唇部就會磨損。因此，為了獲得良好的密封性能和比較長的工作壽命，就要求人們在結(jié)構(gòu)設(shè)計、橡膠配方設(shè)計和安裝使用上都要為形成薄而穩(wěn)定的邊界潤滑油膜提供條件。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝使用方面，現(xiàn)國內(nèi)常用油封所規(guī)定的條件是非?？量痰?，這也就為泄漏故障的頻頻發(fā)生埋下了隱患。

　　二、現(xiàn)有油封存在的不足

　　1.在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，由于目前大量采用的油封是與旋轉(zhuǎn)軸直接進(jìn)行過盈配合而實現(xiàn)動密封的，其對旋轉(zhuǎn)軸的偏心度、尺寸偏差、不圓度、表面粗糙度等都有十分嚴(yán)格的要求：

　　1)軸的偏心度，偏心度大小直接影響油封唇部接觸應(yīng)力的分布狀態(tài)，通常要求在0.3mm(軸徑為50～80mm，油封線速度為10～15m/s)以內(nèi)，然而在很多情況下是很難做到的。例如驅(qū)動橋主減速器油封的裝配技術(shù)要求(如圖3)：輸入法蘭中心線對油封座孔中心線的偏心度小得超過0.1mm。但由于座孔中心線取決于軸承座與托架配合止口的中心位置，輸入法蘭中心線又取決于其與主動螺旋錐齒輪配合花鍵的中心位置，這兩個中心線的偏移量很難控制在0.1mm的范圍內(nèi)。

　　2)軸的尺寸偏差：只有正確地選擇軸的尺寸偏差才可能獲得性能良好的密封效果。過大的軸會增加唇端的接觸載荷，而過小的軸則會使唇端接觸面上的密封壓力不夠。壓力過大會促使密封過早失效，而接觸壓力過小則會引起泄漏。

　　3)軸的不圓度：軸的不圓度很可能會使彈性體密封唇按照軸的不規(guī)則運動而產(chǎn)生變形或失去彈性，從而引起疲勞破壞。

　　4)軸表面粗糙度，一般規(guī)定為Ral.6～3.2um，表面太光滑，不利于形成和保持油膜，密封圈干磨擦，容易燒傷，引起泄漏;太粗糙，磨擦磨損加劇，同樣會造成油封早期失效。

　　2.在安裝使用方面：安裝前必須在油封唇口上先涂少許潤滑脂，由于油封唇部相對于軸有一個過盈量，安裝時必須注意和預(yù)防諸如密封唇部的扭轉(zhuǎn)、擠出，當(dāng)軸端不帶圓錐、圓角且有螺紋時，就更應(yīng)注意，否則容易把唇口劃傷而影響密封效果。

　　3.現(xiàn)有油封對軸表面的損傷較敏感，很輕微的損傷都可能對它的密封效果及工作壽命產(chǎn)生極大的影響，甚至直接帶來泄漏。

　　三、新型油封的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點

　　新型油封的結(jié)構(gòu)如圖4所示，此種油封的主要特點是在旋轉(zhuǎn)軸與油封唇部之間設(shè)計了一個包覆一層波浪狀橡膠的油封內(nèi)轂，工作時，內(nèi)轂隨同軸一起旋轉(zhuǎn)，而油封在其唇部與內(nèi)轂外表面之間實現(xiàn)動密封。其優(yōu)點有：

　　1.在油封內(nèi)轂部份包覆一層波浪狀橡膠，能適應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸比較大的偏心度(通常只要求在0.5mm左右)和軸較大范圍的尺寸偏差，有較佳的軸向及徑向緩沖性能。此種油封在軸的偏心度為0.5mm、轉(zhuǎn)速為800rpm條件下的泥水試驗中顯示了良好的密封性能;同時在50000km的壽命試驗中也顯示出非常長的使用壽命。

　　2.由于密封是在油封唇部與內(nèi)轂之間實現(xiàn)的，故對軸的不圓度、表面粗糙度要求不高，對軸表面的輕微損傷也不敏感，提高了油封的可靠性。

　　3.在內(nèi)轂上包覆一層橡膠，能使油封穩(wěn)固地安裝在軸上，如在安裝前在橡膠表面涂點潤滑脂，則安裝就會變得更容易。

　　4.在油腔與外界之間設(shè)計了一迷宮式通道，且在通道中布置了兩道防塵唇，使主唇與灰塵及水保持一段距離，延長了油封的使用壽命。

　　四、結(jié)論

　　由于新型油封在油封主唇與旋轉(zhuǎn)軸之間布置了一個帶緩沖性質(zhì)的油封內(nèi)轂，油封主唇并不直接與軸接觸，從而有效降低了軸的偏心、表面粗糙、軸不圓度等外部不利因素對密封的干擾，同時也使安裝變得容易，提高了密封效果，延長了使用壽命。此種油封已在徐工集團(tuán)裝載機的驅(qū)動橋上投入使用，一直效果良好。