如上圖,在很多密封機械設備中,腔體與旋轉軸之間一般存在軸承或類似的支撐件,而這些支撐件防油效果達不到要求,這時就需要增加油封來密封防漏油。油封就是用于密封機械設備中旋轉軸的封油用的密封元件,而密封的腔體是靜止的,故油封又稱旋轉軸唇形密封圈。 油封結構由三部分組成:橡膠本體(重要密封位置:密封唇部②、防塵唇部③、配合部④)、金屬嵌件(又稱骨架,提供剛性、密封性和裝配定位)和抱緊彈簧(提供密封唇部抱緊力,使得唇部與軸一直處于接觸狀態)。油封是如何防止潤滑油從軸與腔體之間泄漏的呢? 油封外圓彈性配合部與腔體之間為過盈裝配,處于靜態密封;油封彈性密封唇部與軸之間也為過盈狀態,且由彈簧提供一定的抱緊力,當軸不旋轉時,處于靜態密封,當軸旋轉時,處于動態密封。密封唇部與軸直接接觸,在腔體內油側和外部空氣側之間形成一層油膜,阻止油的泄漏。 油封密封的特點:防止潤滑油滲漏,也可防水和灰塵進入;轉矩小、密封性好;結構簡單,裝拆方便;能適用較高轉速;可適用不同使用環境。
二、骨架油封選型: 油封的結構類型非常多,應用場景也很多,選擇類型可同油封供應商充分溝通。附某知名廠家的選型流程:
在工具上選用種類并不多,主要用TC型油封。典型的場景是腔體內填充較多潤滑脂,工作時有溫升,內部會產生壓力(一般小于0.3bar),外部有灰塵的場合。
應用示例:電錘轉子與減速箱安裝處、轉套與箱體之間。
油封材料選擇:受油封圓周速度的影響,依據軸直徑和旋轉速度,依據下圖,可初步確定油封材料。工具上,一般軸徑較小,轉速較低的油封用NBR丁腈橡膠;轉速高或高溫環境或圓周速度大的場景用FPM氟橡膠。比如丁腈橡膠的O形圈最大的線速度是2m/s,而丁腈橡膠的油封最大的線速度可到7m/s。其它尺寸公差一般油封廠家都會提供推薦值。
旋轉軸的要求:表面粗糙度為Ra0.2~0.8μm,在接觸部位不允許有任何溝痕。一般硬度不能低于HRC45,圓周速度超過4m/s,軸的硬度不得小于HRC55。軸的安裝端需要有倒角導向。
三、油封的安裝: 1、油封壓入油封孔中。要求油封骨架受力,且一周受力均勻。壓裝后,油封密封唇部平面與旋轉軸中心線垂直。
2、軸端套導錐套引導,穿過油封,保護油封唇口。
導錐套簡圖:軸端部放入導錐套孔內。
3、安裝注意點: ①密封唇口提前涂潤滑脂,確保良好潤滑; ②油封安裝孔口部要設置倒角,方便壓入和預防配合部的橡膠切肉; ③大部分壓裝是壓大端面,但有些情況要壓小端面的,注意壓頭要壓到骨架上。總的原則是壓裝時要讓骨架周圈均勻受力,如下圖;
④壓裝方式和位置控制:依據設計給出的定位基準的不同,壓裝方法和壓裝定位的限位控制也不一樣。圖a是工裝的上壓頭臺階限位,圖b是油封孔底臺階限位,圖c是中間定位芯棒限位,紅線是限位位置。圖d是中心定位桿定心裝配方式。
工具上油封主要失效現象是唇口漏油。針對唇口漏油失效,可參照下列魚骨圖排查。在居多應用中,最容易忽視的是密封唇口彈簧的抱緊力,過大過小均不好,因此要在設計階段與廠家交流,結合橡膠選材+軸的轉速+工作環境等綜合考慮,設計抱緊力。
總之,油封的知識非常多,這里也只是簡單介紹了一下功能、選型、安裝和失效模式,遇到問題與專業廠商溝通,一定能找到解決方案。
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