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旋轉軸唇形橡膠密封圈的結構及優點

時間:2019-10-31 1851 次瀏覽

信息摘要:旋轉軸唇形橡膠密封圈通常稱為油封,廣泛應用于工程機械的變速箱、驅動橋等部件中,如變速箱的前后輸岀軸,驅動橋的主減速器、輪邊等處,其功用在于把油腔和外界隔離,對內封油,對外防塵。

旋轉軸唇形橡膠密封圈通常稱為油封,廣泛應用于工程機械的變速箱、驅動橋等部件中,如變速箱的前后輸岀軸,驅動橋的主減速器、輪邊等處,其功用在于把油腔和外界隔離,對內封油,對外防塵。目前國內大量采用的油封結構型式比較多,其基本結構包括椽膠密封部分、金屬骨架或金屬殼體和金屬彈簧。圖1是現在國內常用的一種普通單唇口標準型油封的斷面圖。

油封

一、橡膠油封的密封機理

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,并不斷交替產生。干摩擦產生磨損,流體潤滑產生泄漏,在邊界潤滑下,油封唇部與軸的界面之間形成一層穩定的流體動壓油膜,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,就要求人們在結構設計、橡膠配方設計和安裝使用上都要為形成薄而穩定的邊界潤滑油膜提供條件。

二、現有橡膠油封存在的不足

1、在結構設計上,由于目前大量采用的油封是與旋轉軸直接進行過盈配合而實現動密封的,其對旋轉軸的偏心度、尺寸偏差、不圓度、表面粗糙度等都有十分嚴格的要求;

1)軸的同軸度,同軸度大小直接影響油封唇部接觸應力的分布狀態,通常要求在0.3mm(軸徑為50~80mm,油封線速度為10~15m/s)以內,然而在很多情況下是很難做到的。例如驅動橋主減速器油封的裝配技術要求: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。

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則運動而產生變形或失去彈性,從而引起疲勞破壞。

4)軸表面粗糙度,一般規定為Ra1.6~3.2um,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。

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防諸如密封唇部的扭轉、擠出,當軸端不帶圓錐、圓角且有螺紋時,就更應注意,否則容易把唇口劃傷而影響密封效果。

3、現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生極大的影響,甚至直接帶來泄漏

三、新型橡膠油封的結構及其優點

新型橡膠油封的結構如圖4所示,此種油封的主要特點是在旋轉軸與油封唇部之間設計了一個包覆一層波浪狀橡膠的油封內轂,工作時,內轂隨同軸一起旋轉,而油封在其唇部與內轂外表面之間實現動密封。其優點有:

新型油封

1、在油封內轂部份包覆一層波浪狀橡膠,能適應旋轉軸比較大的偏心度(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轂之間實現的,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、在內轂上包覆一層橡膠,能使油封穩固地安裝在軸上,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。

由于新型油封在油封主唇與旋轉軸之間布置了一個帶緩神性質的油封內轂,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裝載機的驅動橋上投入使用,一直效果良好。