油封詳解（一）

一、什(shi)麼是油封

油封是(shì)用于密封機械設(shè)備中旋轉軸的封(fēng)油用密封元件，而(er)腔體基本上是靜(jìng)止的（見下圖），所以(yǐ)油封又稱旋轉軸(zhou)唇形密封圈。油封(fēng)使用部位

機械的(de)摩擦部分由于在(zài)機械運轉時有油(yóu)進入，為防止這些(xie)油從機械的間隙(xi)中洩漏而使用油(yóu)封，并且除了油以(yǐ)外還需要防止水(shui)與化學藥液的洩(xiè)漏以及塵埃及土(tǔ)砂從外部侵入，這(zhe)時候也要用到油(you)封

油封的密封狀(zhuàng)态，一是油封外緣(yuan)和腔體之間為靜(jing)态密封，同時保證(zhèng)油封外緣在腔體(ti)之間的可靠定位(wei)。二是油封密封唇(chún)和軸之間的密封(feng)狀态，當軸旋轉時(shi)為動态密封，當軸(zhóu)靜止時為靜态密(mi)封。各種影響因素(sù)的綜合作用及其(qí)相互作用，都對油(you)封的密封性能和(he)使用壽命産生了(le)很大影響。

二、油封(feng)的主要用途

用于(yú)發動機曲軸和凸(tu)輪軸的密封

小汽(qi)車，摩托車和商用(yong)車輛等傳動系統(tong)（如齒輪箱、輪毂、橋(qiáo)軸、差速器）的密封(feng)

鏟車，挖掘機等農(nong)業機械和工程機(jī)械傳動系統的密(mi)封

工業用齒輪箱(xiang)的密封

液壓元件(jiàn)（泵，馬達）的密封

日(rì)用機械洗衣機的(de)密封

廣泛用于機(ji)械工程和設備加(jiā)工工業

三、油封的(de)主要特點

油封外(wai)部為圓筒形用來(lai)保證對腔體的靜(jing)态密封-采用内包(bāo)金屬骨架的橡膠(jiāo)外緣；采用外露金(jīn)屬骨架的外緣，大(dà)多需要抛光和鍍(dù)敷防腐塗層。

裝有(you)彈簧的密封唇保(bǎo)證軸的動态和靜(jìng)态密封的密封可(ke)靠性。經過長期開(kai)發研究的結果，油(you)封的密封唇結構(gou)提高到極佳的性(xing)能，進而提高在更(gèng)寬的負荷範圍内(nei)的密封可靠性

添(tian)加防塵唇，或者在(zai)特殊情況下采用(yòng)的多個防塵唇，可(ke)防止外界污染物(wu)和灰塵侵入

油封(fēng)詳解（二）

四、油封各(gè)部位的作用

油封(feng)主要由密封體、加(jiā)強骨架和自緊螺(luó)旋彈簧等幾部分(fèn)組成。密封體按照(zhao)不同部位又分為(wei)底部、腰部、刃口和(he)密封唇等。下圖是(shi)：帶彈簧并附有防(fáng)塵唇的内包骨架(jia)油封各部位主要(yao)名稱和術語。油封(fēng)使用部位

金屬骨(gu)架就如同混凝土(tu)構件裡面的鋼筋(jīn)，起到加強的作用(yong)，并使油封能保持(chi)形狀及張力。通常(cháng)，在自由狀态下的(de)骨架油封，其内徑(jìng)比軸徑小，即具有(you)一定的“過盈量”。因(yin)此，當油封裝入油(yóu)封座和軸上之後(hou)，油封刃口的壓力(li)和自緊螺旋彈簧(huáng)的收縮力對軸産(chǎn)生一定的徑向緊(jin)力，經過一段時間(jiān)運行後，該壓力會(huì)迅速減小乃至消(xiāo)失，因而，加上彈簧(huáng)可以随時補償油(you)封自緊力，

油封外(wài)緣使油封在腔體(tǐ)孔内固定的同時(shi)，起防止流體從油(yóu)封外周面與腔體(tǐ)内表面的接觸面(mian)之間洩漏及侵入(ru)的作用。另外金屬(shu)骨架是當油封固(gù)定在腔體内時，起(qǐ)保持配合力的作(zuo)用。

密封唇部是柔(rou)性彈性體，設計成(chéng)對機械的震動及(jí)密封流體的壓力(lì)變動的影響下仍(reng)可保持穩定的密(mì)封作用，并起到保(bǎo)持唇部與軸表面(miàn)穩定接觸狀态的(de)作用。彈簧可提高(gao)密封唇向軸的壓(yā)緊力，起維持此壓(yā)緊力的作用。唇端(duan)部被制作成斜锲(qie)形狀，在端部處按(àn)壓軸表面，起密封(fēng)流體的作用。

防塵(chen)唇是沒有與彈簧(huang)連接的副唇，起防(fáng)止塵埃侵入的作(zuo)用。

五、油封的主要(yào)型式

油封的各種(zhǒng)不同型式，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(wài)緣的各種設計型(xing)式

六、油封的密封(feng)機理

油封的密封(feng)機理涉及兩個因(yīn)素，一個是腔體的(de)密封，主要是油封(fēng)外緣（靜态部件）在(zài)腔體中的定位；二(er)是密封唇口與旋(xuan)轉軸表面接觸的(de)動态密封，這是油(yóu)封的最重要功能(néng)。附下圖：油封密封(feng)唇口與旋轉軸表(biǎo)面接觸區。

  油封的(de)外緣為了保證油(yóu)封在腔體的靜态(tai)密封和孔内的穩(wen)固定位，并且容易(yi)裝配。一般為橡膠(jiao)材質包覆金屬骨(gu)架，把橡膠彈性體(ti)的可靠靜态密封(feng)能力和金屬骨架(jià)支持定位的優點(diǎn)結合為一體。油封(fēng)的外緣設計有倒(dǎo)角，以便于裝配。另(lìng)有油封在外緣上(shàng)設計溝槽可以增(zēng)加附着力，避免油(you)封後退和歪斜的(de)危險，也加大了壓(yā)配合公差，可提高(gāo)油封靜态密封的(de)可靠性。外緣設計(jì)為金屬外骨架的(de)油封适用于要求(qiu)在腔體中安裝特(tè)别牢固和精确的(de)場合，要注意的是(shì)當油封座孔内表(biǎo)面糙時應當塗覆(fù)密封膠，在密封座(zuò)處可以使用密封(feng)劑。

油封的密封唇(chún)接觸區的密封機(ji)理對油封所起的(de)密封功能具有極(jí)其重要的意義，它(tā)取決于：密封唇的(de)設計；彈性材料的(de)結構；軸表面的粗(cu)糙度等。密封唇的(de)徑向力、密封唇的(de)角度設計和唇尖(jian)與彈簧中心的距(ju)離設計的綜合作(zuo)用，産生了一種對(duì)軸面不對稱分布(bù)的接觸壓力：在油(yóu)側壓力最大并陡(dou)升增加；在空氣側(ce)壓力呈小角度衰(shuai)減。在過盈量（密封(feng)唇的内徑在自由(you)狀态、無負荷情況(kuàng)下設計為比軸的(de)直徑略小）的配合(he)下，接觸壓力的這(zhè)種不對稱分布，與(yǔ)旋轉軸産生的圓(yuan)周環形緊箍力的(de)聯合作用，導緻密(mi)封唇接觸區的結(jie)構特性變形。這種(zhong)密封彈性體變形(xíng)結構是油封試運(yun)轉時形成的，對密(mi)封性能起着決定(dìng)性作用（因此，油封(fēng)需要一個試運轉(zhuan)的磨合期）。螺旋線(xian)的影響加上軸的(de)旋轉，由這種變形(xing)構造産生向油側(cè)的泵吸作用。

油封(fēng)詳解（四）

七、油封的(de)原材料

油封的骨(gǔ)架和彈簧是金屬(shǔ)制作，密封唇口等(deng)主要部分為橡膠(jiāo)。油封根據使用環(huan)境，可以用不同的(de)橡膠進行生産，以(yi)滿足密封的性能(neng)和要求。最常用的(de)耐油橡膠是丁腈(jing)橡膠，丁腈橡膠為(wei)目前油封及O型圈(quan)使用最普遍的橡(xiang)膠之一。可說是目(mù)前用途最廣、成本(běn)最低的橡膠密封(fēng)件。制造油封常用(yòng)的還有聚丙酸酯(zhi)橡膠、矽橡膠、氟橡(xiang)膠和聚四氟乙烯(xi)等。各種橡膠的性(xing)能請參見：主要橡(xiàng)膠的種類與特長(zhang)。附下圖：彈簧及金(jin)屬骨架材料的種(zhǒng)類及适用介質

八(ba)、油封的密封介質(zhi)

油封所使用的場(chǎng)合，其适用的密封(feng)介質一般是礦物(wù)潤滑油、潤滑脂和(hé)合成潤滑油、潤滑(huá)脂。另外也可密封(fēng)工業生産中使用(yong)的DIN51524液壓油類，VDMA24317以及(ji)VDMA24320高阻燃液壓油類(lei)，低潤滑特性的矽(xī)油類。在特殊情況(kuàng)下也可密封潤滑(hua)性低的酸類，堿類(lei)，有機溶劑類等腐(fǔ)蝕性介質。

通常采(cǎi)用氟橡膠材料的(de)油封其耐腐蝕性(xìng)，耐高溫性都要比(bi)NBR材質的好，在無潤(run)滑、純幹燥和多介(jie)質的條件下建議(yi)采用PTFE密封唇制作(zuo)的油封，其密封唇(chun)有足夠的潤滑能(néng)力，大大降低唇緣(yuán)的磨損。單個油封(fēng)不宜密封兩種不(bu)同的介質，大量的(de)化學物質增加了(le)對于油封材質性(xìng)能的影響，油封對(duì)密封介質的相容(rong)性應該通過實驗(yàn)室試驗來确定。附(fù)下圖：油封用不同(tóng)橡膠對密封介質(zhì)的适應性

  密封介(jie)質的污染可能是(shì)腔體鑄件制作過(guo)程遺留的鑄砂殘(can)留物；或者從旋轉(zhuan)元件因摩擦磨損(sun)産生的顆粒物。例(li)如渦輪齒輪箱中(zhong)的青銅渦輪的磨(mó)損物；或者由腐蝕(shí)性介質産生的産(chan)物。為防止密封介(jiè)質的污染對密封(fēng)特性的負面影響(xiǎng)，一定要注意盡量(liàng)保持腔體清潔。

九(jiu)、對油封的主要要(yao)求

1、密封性好

2、可靠(kao)性高

3、易于裝配

4、與(yǔ)被密封介質相容(róng)

5、低摩擦

油封詳解(jiě)（五）

十、油封的選擇(ze)影響因素

為了充(chong)分發揮油封的功(gong)能，必須根據使用(yòng)條件選定最合适(shì)的型式與材料。這(zhe)裡就主要的影響(xiǎng)因素作一簡述。

1、軸(zhou)的表面線速度：在(zai)同一直徑條件下(xià)，不同材料制造的(de)油封，适應軸面旋(xuán)轉線速度的能力(li)不同，其關系如下(xia)圖所示。油封使用(yòng)的線速度範圍一(yī)般小于15m/s, 下圖給出(chū)的容許的軸的表(biǎo)面線速度是參考(kǎo)值，滿意的潤滑和(he)良好的散熱條件(jiàn)才是決定性因素(sù)。相應較低的數據(ju)，适用于更為苛刻(ke)的條件。

  2、溫度：由于(yu)旋轉軸表面與油(yóu)封的密封唇部産(chǎn)生摩擦，所以密封(feng)唇口部的溫度高(gao)于油液中的溫度(dù)，一般油封工作時(shí)其唇緣的溫度高(gao)于工作介質溫度(dù)20~50℃。随着轉速增高，壓(yā)力增加密封唇口(kǒu)處的溫度也随之(zhi)上升。另外，帶有防(fáng)塵唇的油封，比無(wu)防塵唇的油封會(huì)出現高于20℃的過高(gao)溫度。當超過容許(xǔ)溫度時會縮短油(you)封的工作壽命，造(zào)成密封唇過早永(yǒng)久性硬化，以及磨(mó)損加大。油封的工(gong)作溫度範圍與油(yóu)封使用的材料有(yǒu)關：材料為丁晴橡(xiàng)膠（NBR）時為-40~120℃，亞力克橡(xiang)膠（ACM）-30~180℃，氟橡膠（FPM）-25~300℃。

3、壓力：油(you)封主要用于無壓(yā)或者在微壓的條(tiáo)件下使用，最大工(gōng)作壓力0.02～0.05Mpa。當工作壓(yā)力超過這個值時(shi)應選用耐壓型油(yóu)封。

4、防塵：為防止污(wu)染物、灰塵、和濕氣(qì)等從空氣側進入(rù)密封腔體内，建議(yi)使用帶有防塵唇(chún)的油封。如果污染(ran)物侵入嚴重建議(yì)采用2個油封，以串(chuan)聯方式一前一後(hòu)安裝。

十一、油封安(an)裝部分的設計

軸(zhou)的設計：1、表面粗糙(cao)度，由于軸的速度(dù)與油量不同，一般(bān)軸的粗糙度過大(dà)或過小，都會影響(xiǎng)到油封的洩漏與(yǔ)磨損。軸的表面粗(cu)糙度容許範圍為(wei)Rz1.0～5.0μm ；Ra0.2～0.8μm。對旋轉軸用油封(fēng)，取2.5～1.6μmRz。2、硬度，旋轉軸的(de)表面硬度一般取(qǔ)≥35HRC。當介質較髒，有來(lai)自外界的污染雜(za)質，或軸表速度>12m/s 時(shí)，軸表面硬度應為(wéi)55HRC以上，軸表面淬火(huo)層深度>0.mm。3、軸的倒角(jiǎo)，推薦值15°~30° ,;以能讓油(you)封确實裝入，不損(sǔn)傷油封唇緣為原(yuan)則。4、軸的加工，正确(què)的軸加工是保證(zhèng)密封系統正常工(gōng)作的決定性因素(su)，适宜的油封軸加(jia)工方法是橫向給(gei)進精研磨，金剛砂(sha)紙磨光。不适宜的(de)加工方法是在車(che)床上精加工，超精(jīng)加工，滾光加工，金(jin)剛砂紙磨光（砂紙(zhi)在軸向移動磨光(guang)）。5、軸的材料，主要是(shì)普通碳素結構鋼(gāng)，如C35和C45，另外還有鑄(zhu)鐵，陶瓷類，樹脂塑(sù)料，但後三種材料(liào)的軸對油封的密(mì)封都有缺陷。

腔體(tǐ)的設計：1、表面粗糙(cāo)度，及直徑公差見(jian)下表。