随着我国工业的调整发展油封等密封制品的使用性能和寿命显得越来越重要。目前我国工业油封的使用性能及寿命与国外相比还存在着一定的差距。结合这方面的问题谈一谈影响油封使用性能及寿命的几个因素。
1 油封的结构选择
油封的结构形式是多种多样的。在使用中经常采用的有单唇型、双唇型、耐压型、抗偏心型、单向回流型、双向回流型等油封所以在使用时根据条件用途的不同正确的选择其结构形式关系到油封的使用性能及寿命。如在有灰尘条件下使用将导致油封的使用性能下降应选用有防尘结构设计的油封。
2 油封材质的选择
目前国内常用的油封材料仍主要是丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶等材料从材料的配方来看硬度、压缩永久变形、耐老化性能、膨胀量、耐磨性、耐高低温性能都是材料要求的主要项目。如材料的耐高低温性能在低转速使用温度在-20～80℃范围时可选用丁腈橡胶、聚氨酯橡胶材料；在中转速使用温度在-40～150℃范围时可选用丙烯酸酯橡胶、氯磺聚乙烯和硅橡胶等材料;在高转速使用温度在-20～180℃范围时可采用硅橡胶、硅氟橡胶或氟橡胶因丙烯酸酯橡胶耐热性能较好也可以采用丙烯酸酯橡胶。所以在不同的使用介质、温度、压力条件下选择不同材料配方是很重要的。又如油封的硬度与橡胶的弹性模量有关油封的硬度变化会影响油封唇口与旋转轴之间的接触压力、接触宽度、摩擦特性等。油封唇口应具有一定的回弹性可减少与轴的摩擦与摩擦热适当的硬度可提高油封的使用寿命。在油封的使用中油封材质的硬度是变化的如选用油封材质硬度过高与轴产生摩擦热唇口部位温升快、易于加快老化变硬油封使用寿命缩短。如油封材质硬度过低在使用中当密封介质油压力过大时油封会产生腰部变形而漏油。当油封使用介质压力大时材料硬度可略高一些汽车用油封多数情况下是在低压条件下使用一般油封胶料硬度可在70±5HA或60±5HA。
3 油封唇口与旋转轴的过盈量和偏心
油封唇口与旋转轴之间的过盈作用主要是使密封唇有跟随轴心和轴径向跳动的能力补偿使用过程中密封唇口的磨损及给予旋转轴适当的径向力。一般情况下油封安装后存在一定的偏心和轴加工后存在的径向跳动是难以避免的。这时需要油封唇口与旋转轴表面有一定的过盈量。对唇口的过盈量应尽量的小但是当油封唇口对旋转轴表面的过盈量过小唇口不能跟随或补偿轴的偏心时则会产生缝隙而引起泄漏当油封唇口对旋转轴表面的过盈过大则唇口对轴表面径向压力也会加大。油封唇口与轴表面的摩擦力加大使油封唇口的温度上升随着摩擦时间的加长唇口温度上升就高加速油封唇口的老化变脆、油封唇口的磨损加大、油封的使用性能下降和使用寿命降低。目前油封唇口过盈量随轴的直径变化而变化常推荐的油封唇口过盈量在0.15～0.9mm范围。
4 轴的偏心与跳动和轴的表面粗糙度
轴的偏心和跳动是影响油封使用寿命及泄漏的一个主要因素。油封在安装和使用中存在一定量的偏心是不可避免的。轴有装配偏心和轴径向跳动两种情况装配偏心一般油封中心线与旋转轴中心线的偏差主要是油封安装槽孔的加工及油封模具加工精度和油封的生产工艺问题以及油封安装不当等原因造成的。轴的偏心和轴的跳动主要是轴加工时圆度偏差造成的。径向跳动的原因较多在轴的径向跳动量较大的情况下唇口圆周部分跟不上轴径向跳动所产生的间隙这种跳动和偏心使唇口与旋转轴表面油膜紊乱造成油封漏油。这就要求油封唇口对轴的跳动和偏心随着转速的提高而提高跟随作用轴的偏心量越小越好。解决轴的偏心一般可采用油封唇口加长、适当加大过盈量及选择软硬适度的材质等办法；对于轴的表面粗糙度也有相应的要求轴的表面粗糙度对油封唇口的磨损有一定影响。如轴的表面过于粗糙轴加工后表面存在较明显的加工刀痕、划痕、毛刺和碰伤等极容易造成油封唇口的磨损这时油封安装后很快会出现泄漏现象。在实际使用中要求提高轴的表面粗糙度一般Ra为1.6～0.4μm。
5 摩擦扭矩与油封唇口的温升
油封唇口对轴的径向力越大则油封唇口与轴表面之间的摩擦扭矩也越大从而造成油封唇口的温度越高一般唇口温度比油温高出10～40℃。油封唇口与轴表面接触产生摩擦消耗的机械能转变成为热能积聚在接触部位造成唇口部位温度升高加速了唇口部位的老化、变硬和加剧磨损影响油封的使用性能和寿命。由于摩擦扭矩与油封径向力有密切关系一般高转速轴采用油封的径向力取低值低转速轴油封径向力取高值。以达到较好的密封性能和使用寿命。
6 油封的安装与保管
油封应保存在干燥、干净的环境中油封件必须加包装、码放整齐不得任意堆压。不能用线或绳穿在一起以免损伤油封唇口部分影响使用寿命。另外由于安装方法不当造成油封唇口的损伤而影响密封效果也易影响油封使用寿命以及造成故障和泄漏等问题。安装油封可按下面的程序。
a.安装前应仔细检查轴表面是否有毛刺、加工刀痕等以防损伤油封唇口。
b.仔细检查油封唇口是否有损坏及外观有无灰尘和杂质。
c.密封凸缘上涂干净的润滑脂便于安装及防止安装时划伤唇口。作为防尘作用的油封应填满润滑脂。
d.对油封弹簧要认真检查尺寸公差正确进行安装。
e.在轴凸肩的边缘为了便于油封安装使唇口不受损伤、应有圆角或倒角、油封安装沿轴通过时应稍微将轴旋转一下以利安装操作。
f.把油封压入孔座时应均匀而平稳的轴向加压工具直径应小于油封直径油封不应倾斜装入孔座内压入倾斜装入易使油封唇口使用时受损。
g.油封安装时不应较长时间中断以免轴的重量使油封受压而变形使唇口造成损伤。所以要得到良好的密封性能和较长的使用寿命必须注意油封的保管和安装。
鉴于国内汽车工业油封密封中的一些问题建议中国汽车工程学会非金属材料分会对国产汽车所使用的油封等密封制品组织拟订制品标准、检测标准包括油封性能标准。要求生产厂家对生产制做工艺、材料及产品性能的主要项目进行统一考核、检查经有关技术监督机构认证后方可生产以提高我国汽车产品用油封及密封制品的水平。对于油封产品的设计及材料选用以及对油封等密封制品的保管、安装、使用等一系列技术问题经常开展基础理论的讨论及技术交流这将对解决国内汽车产品漏油问题有着重要意义。
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