油封詳解（一）

一、什麼是油封

油封是用于密封機械(xiè)設備中旋轉軸的封(fēng)油用密封(fēng)元件，而腔(qiāng)體基本上是靜止的（見下圖），所以油封又稱旋轉軸唇形(xíng)密封圈。油封(fēng)使用(yòng)部位

機械的摩擦(cā)部分由于在機械運轉時有油進入，為防止這些油(yóu)從機械的間隙中洩漏而使用油(yóu)封，并且除了油以外還需要防止水與化學藥液的洩(xiè)漏以及塵埃及土砂從外部侵入，這時候也要用到油封

油封的密封狀态，一是油封外緣和腔(qiāng)體之間為靜态密封，同時保證油封外緣在腔體(tǐ)之間的可靠定位。二是油(yóu)封密封唇和軸之間(jiān)的密(mì)封狀态，當軸旋轉時為動态密封，當軸靜止時為靜(jìng)态密封。各種(zhǒng)影(yǐng)響因素的綜合作用及其相互(hù)作用，都對油封的密封性能和使用壽命産生了很大影響(xiǎng)。

二、油封的主要用途

用(yòng)于發動機曲軸和凸(tū)輪軸的密封

小汽車，摩托車和商(shāng)用車輛等傳動系統(tǒng)（如齒輪(lún)箱、輪毂、橋軸、差速器(qì)）的密封(fēng)

鏟車，挖掘機等農(nóng)業機械和工程機械傳動(dòng)系統的密(mì)封

工業用齒輪箱的密封

液壓元件（泵，馬達(dá)）的密封

日用機械洗衣機的密封

廣泛用于機(jī)械工程和設備加(jiā)工工業

三、油封的主要特點(diǎn)

油封外部為圓筒形用來保證對腔體的靜态密封-采用内包金屬骨架的橡膠(jiāo)外(wài)緣；采(cǎi)用外露金屬(shǔ)骨架的外緣，大多需要抛光和鍍(dù)敷防腐塗層。

裝有(yǒu)彈(dàn)簧的密封唇保證軸的動态和靜态密封的密封可(kě)靠性。經過長期開發研究(jiū)的結果，油封的密封唇(chún)結構提高到極佳的性能(néng)，進而提(tí)高在更寬的負荷範圍内的密封可靠性

添加防(fáng)塵唇，或者在特殊情況下采用(yòng)的多個防(fáng)塵唇，可(kě)防(fáng)止外(wài)界污染物和灰塵侵入

油(yóu)封詳解（二）

四、油封各(gè)部位的作(zuò)用

油封主要由密封體、加強骨架和自緊螺旋彈簧等幾部分(fèn)組成。密封體按照不同部位又分為底部、腰部、刃口和密封唇等。下圖是：帶彈簧并附有防塵(chén)唇的内包骨架(jià)油封各部位主要名稱和術語。油封使用部位(wèi)

金屬骨架(jià)就如同混凝土構件裡面的鋼筋，起到加強的(de)作用(yòng)，并使(shǐ)油封能保持形狀及(jí)張力。通常，在自由狀态下的骨架油封，其内徑比軸(zhóu)徑小，即具有一定的“過盈量”。因此，當(dāng)油封裝入油封(fēng)座和軸上之後，油封刃口的壓力和自緊螺旋彈簧的收縮力對軸産(chǎn)生一(yī)定(dìng)的徑向緊力，經過一段時間運行後，該(gāi)壓力會迅速減小乃至消失，因而，加上彈簧(huáng)可(kě)以随時補償油封(fēng)自緊力，

油封外緣使(shǐ)油封在腔體孔内固定的同時(shí)，起防止流體(tǐ)從油(yóu)封外周面與(yǔ)腔體内表面的(de)接觸(chù)面之間洩漏及侵入的作用。另外金屬(shǔ)骨架是當油封固定在腔(qiāng)體内時，起保(bǎo)持配合力的作用。

密封唇部是柔(róu)性彈性體，設計成對機械的震動及密封流體的壓力(lì)變動的影響下仍可保持穩定的密封作用，并起到保持唇部(bù)與軸表面穩定接觸狀态的作用。彈簧可(kě)提高密封唇向(xiàng)軸的壓緊力，起維持此壓(yā)緊力的作用。唇端部被制作成斜锲形狀(zhuàng)，在端部處按壓軸表面，起密封流體(tǐ)的作用。

防塵唇是沒有與(yǔ)彈簧(huáng)連接的副唇，起防止塵埃(āi)侵入的作用。

五(wǔ)、油封的主要型式

油封的各種不同(tóng)型式，請參見(jiàn)：常用油封結構型(xíng)式；常見NOK标準油封(fēng)型式。附圖：油封外緣的各種設(shè)計型式

六(liù)、油封的密封機理

油封的密封機(jī)理涉及兩個因素，一個是(shì)腔體的密封，主要是油封(fēng)外緣（靜态部件）在腔(qiāng)體中的(de)定位；二是密封唇口與(yǔ)旋轉軸表面接觸的動态密封，這是油封的最重要功能(néng)。附下圖：油封密封唇口與旋轉軸表面接觸區。

  油封的(de)外緣為了保證油封在腔體的靜态密封和(hé)孔内的穩固(gù)定位，并且容易裝(zhuāng)配。一般為橡膠(jiāo)材質包覆金屬(shǔ)骨架，把橡膠彈(dàn)性體的可靠靜(jìng)态密封能力和金屬骨(gǔ)架支持定位(wèi)的優點結合為一體。油封(fēng)的外緣設計有倒(dǎo)角，以便(biàn)于裝配。另(lìng)有油封在外緣上設計溝槽可以增加附(fù)着力，避免油(yóu)封(fēng)後退和(hé)歪斜的危險，也加大了(le)壓(yā)配合公差，可提高油封靜态密封的可靠性。外緣設計為金屬外骨(gǔ)架的油封适用于要求在腔體中安裝(zhuāng)特别牢固和精确的(de)場合，要(yào)注(zhù)意的是當油封座孔内表(biǎo)面糙時應當塗覆密封膠，在密封座處可以使用密封劑。

油封(fēng)的密封唇接觸區的(de)密封機(jī)理對油(yóu)封所起的密封功能具有極其重要的意義，它取決于：密封唇的(de)設計；彈性(xìng)材料的結構(gòu)；軸表面的粗糙度等。密封唇的徑向力、密封唇的角度(dù)設計和唇尖(jiān)與彈簧中心的距離設計的綜合作用，産生了(le)一種對軸面不對稱分布的接觸壓力：在油(yóu)側壓力最大并陡(dǒu)升增加；在空(kōng)氣側壓力呈小角(jiǎo)度衰(shuāi)減。在過盈量（密封唇的内徑在自由(yóu)狀态、無負荷情況下設(shè)計為比軸的(de)直徑略小）的配(pèi)合下，接觸(chù)壓力的這(zhè)種(zhǒng)不對稱分布，與旋轉軸産生(shēng)的圓(yuán)周環形緊箍力的聯合作用，導緻密封唇接觸區的結構特性變形(xíng)。這種密封(fēng)彈性體變形結構是(shì)油封試運(yùn)轉時形成的，對密封(fēng)性能起着決(jué)定(dìng)性作用（因此，油封需要(yào)一個試(shì)運轉的磨合期）。螺旋線的影響加上軸的旋轉(zhuǎn)，由這種變形構造産生向油側的泵吸作用。

油封(fēng)詳解（四）

七、油封的原材料

油封的(de)骨架和彈簧是金屬(shǔ)制作，密封唇口(kǒu)等主要部分為橡膠。油封根據使用環境，可(kě)以用不同的橡膠進行(háng)生産，以滿足密封的性能和要求。最常用的耐油橡(xiàng)膠是丁腈橡膠，丁腈橡膠為(wéi)目前油封及O型(xíng)圈使用(yòng)最普遍的橡膠之一。可說是目前用途最廣、成本(běn)最(zuì)低的橡膠密封件。制造油封常用的還有聚丙酸酯橡膠、矽橡膠、氟橡膠和聚四氟乙烯等。各種橡膠的性能請參見：主要橡(xiàng)膠的種類與特長。附下(xià)圖：彈簧(huáng)及金屬骨架材料的(de)種(zhǒng)類及适用介質

八(bā)、油封的密(mì)封介質

油(yóu)封所使用的場合，其(qí)适用的密封介質一(yī)般是(shì)礦物潤滑油、潤滑脂和合成潤滑油、潤滑脂。另外也可密封工業生産中使用的(de)DIN51524液壓油類，VDMA24317以(yǐ)及VDMA24320高阻燃液壓(yā)油類，低潤(rùn)滑特性的矽油類。在特殊情況下也可密封潤滑(huá)性低的酸類，堿類(lèi)，有機溶劑類等腐蝕性介質。

通常采用氟橡膠材料的油封其耐腐蝕性，耐高(gāo)溫性都要比(bǐ)NBR材(cái)質的好，在無潤(rùn)滑、純幹燥(zào)和多介質的條件下建議采用PTFE密封唇制作的油封，其密封唇有足夠的潤滑能力，大大降低唇緣的磨(mó)損。單個油封不宜密封兩種不同的介質，大量的化學物質增加了(le)對于油封材質性能的影響，油封對密封介質的相容性(xìng)應(yīng)該通過實驗室試驗來确定。附下圖：油封用不同橡膠對密封介質的(de)适應性

  密封(fēng)介(jiè)質(zhì)的污染可能是腔體鑄件制作過程遺留的(de)鑄砂殘留(liú)物；或者(zhě)從旋轉元件因摩擦磨損産生的顆粒物。例(lì)如渦輪齒輪箱(xiāng)中的青銅渦輪的磨損物(wù)；或者由腐蝕性介質(zhì)産生的産(chǎn)物。為防止密封介質的污染對密封(fēng)特性的負面(miàn)影響，一定(dìng)要注意盡量(liàng)保持腔體清潔。

九、對油封的主要要(yào)求

1、密封性好

2、可靠性高

3、易于裝配

4、與(yǔ)被密封(fēng)介質相容

5、低摩擦

油封(fēng)詳解（五）

十(shí)、油封的選擇影響因素

為了充分發揮油封的功能，必須根據(jù)使用(yòng)條件選定最合适的型(xíng)式與材料。這裡就主要的影響因素作一簡述。

1、軸(zhóu)的表面(miàn)線速度：在同一直徑條件下(xià)，不同材料制造的(de)油(yóu)封，适應軸面旋轉線速度的能力不同，其關系如(rú)下(xià)圖所示。油封使用的線速度範圍一般小于15m/s, 下圖給(gěi)出的容許的軸(zhóu)的表面線速度是參考(kǎo)值，滿意的潤滑和(hé)良好的散熱條(tiáo)件才(cái)是決定性因素。相應較低的數據，适用于更為苛刻(kè)的條件。

  2、溫度：由于旋轉軸(zhóu)表面與油封的密封唇部産(chǎn)生摩擦，所以密封(fēng)唇口部的溫度高于油液中的溫度(dù)，一般油封(fēng)工作時其唇緣的溫度(dù)高于工作介質溫度20~50℃。随着轉速增高，壓力增加密封唇口處(chù)的溫度也随之上升。另外，帶有防塵唇的(de)油封，比無(wú)防塵唇的油封會出現高于20℃的過(guò)高溫度。當超過容(róng)許溫度時會縮短油封的工作(zuò)壽命，造成密封唇過早永久性硬化，以(yǐ)及(jí)磨(mó)損加大。油封的工(gōng)作溫度範圍與油封使用的材料有關：材(cái)料為(wéi)丁晴橡膠（NBR）時(shí)為-40~120℃，亞力克橡(xiàng)膠（ACM）-30~180℃，氟橡膠（FPM）-25~300℃。

3、壓力：油封(fēng)主要用于無壓(yā)或者在微壓的(de)條件下使用，最大工(gōng)作(zuò)壓力0.02～0.05Mpa。當工作壓力超過這個值時應選用耐壓型油封。

4、防塵：為防止污(wū)染物、灰塵、和濕氣等從空氣側進入(rù)密封腔體内，建議使用帶有防塵唇的油封。如(rú)果污染物侵入(rù)嚴重建議采用(yòng)2個油封，以串聯方式一前一後(hòu)安裝。

十一、油封安裝部分的設計

軸的設計：1、表面粗糙度，由于軸的(de)速度與油量不同，一般軸的粗糙度過大或過(guò)小，都會影(yǐng)響到油封的洩漏與(yǔ)磨損。軸的表面粗糙度容(róng)許(xǔ)範圍為Rz1.0～5.0μm ；Ra0.2～0.8μm。對旋轉軸用油(yóu)封，取2.5～1.6μmRz。2、硬度，旋轉軸的(de)表面硬度一般取≥35HRC。當介質較髒，有來自外界的污染雜質，或軸表速度>12m/s 時(shí)，軸表面硬度應為55HRC以上，軸表面淬(cuì)火層深度>0.mm。3、軸的倒(dǎo)角，推薦值15°~30° ,;以能讓油封确實裝入，不損傷油封唇緣為原(yuán)則。4、軸的加(jiā)工，正确的軸加(jiā)工是保證(zhèng)密封系統正常工(gōng)作的決定性因素，适宜的油封軸(zhóu)加(jiā)工方(fāng)法是橫向給(gěi)進精研磨，金剛(gāng)砂紙磨光。不适(shì)宜的(de)加工方法是在車床上精加工，超精加工，滾光加工，金剛砂紙磨光（砂紙在軸向移動磨光）。5、軸的材料，主要是普通碳(tàn)素(sù)結構鋼，如C35和C45，另外還有鑄鐵，陶(táo)瓷類，樹脂塑(sù)料，但後三種材料(liào)的(de)軸對油封的密封都有缺陷。

腔體的設(shè)計：1、表面粗糙度，及直徑公差見(jiàn)下表。