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新型旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)
旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈通常稱為油封，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械的變速箱、驅(qū)動(dòng)橋等部件中，如變速箱的前后輸出軸，驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、輪邊等處，其功用在于把油腔和外界隔離，對(duì)內(nèi)封油，對(duì)外防塵。目前國(guó)內(nèi)大量采用的油封結(jié)構(gòu)型式比較多，其基本結(jié)構(gòu)包括橡膠密封部分、金屬骨架或金屬殼體和金屬?gòu)椈桑瑘D１是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)常用的一種普通標(biāo)準(zhǔn)型油封的斷面圖。
一、油封的密封機(jī)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(zhuǎn)軸之間的過(guò)盈配合形成的。它的密封機(jī)理是：油封唇部和軸之間的接觸表面上同時(shí)并存干摩擦、邊界潤(rùn)滑和流體潤(rùn)滑三種情況，并不斷交替產(chǎn)生。干摩擦產(chǎn)生磨損，流體潤(rùn)滑產(chǎn)生泄漏，在邊界潤(rùn)滑下，油封唇部與軸的界面之間形成一層穩(wěn)定的流體動(dòng)壓油膜（如圖２），油膜厚度約０．００２５ｍｍ；這層油膜除用作潤(rùn)滑之外，還起密封作用。油膜太厚，流體就會(huì)泄漏；油膜太薄，就不能形成流體潤(rùn)滑膜，唇部就會(huì)磨損。因此，為了獲得良好的密封性能和比較長(zhǎng)的工作壽命，就要求人們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橡膠配方設(shè)計(jì)和安裝使用上都要為形成薄而穩(wěn)定的邊界潤(rùn)滑油膜提供條件。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝使用方面，現(xiàn)國(guó)內(nèi)常用油封所規(guī)定的條件是非?？量痰模@也就為泄漏故障的頻頻發(fā)生埋下了隱患。
二、現(xiàn)有油封存在的不足
１．在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，由于目前大量采用的油封是與旋轉(zhuǎn)軸直接進(jìn)行過(guò)盈配合而實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封的，其對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的偏心度、尺寸偏差、不圓度、表面粗糙度等都有十分嚴(yán)格的要求：
１）軸的偏心度，偏心度大小直接影響油封唇部接觸應(yīng)力的分布狀態(tài)，通常要求在０．３ｍｍ（軸徑為５０～８０ｍｍ，油封線速度為１０～１５ｍ／ｓ）以內(nèi)，然而在很多情況下是很難做到的。例如驅(qū)動(dòng)橋主減速器油封的裝配技術(shù)要求（如圖３）：輸入法蘭中心線對(duì)油封座孔中心線的偏心度小得超過(guò)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(dòng)螺旋錐齒輪配合花鍵的中心位置，這兩個(gè)中心線的偏移量很難控制在０．１ｍｍ的范圍內(nèi)。
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(guò)大的軸會(huì)增加唇端的接觸載荷，而過(guò)小的軸則會(huì)使唇端接觸面上的密封壓力不夠。壓力過(guò)大會(huì)促使密封過(guò)早失效，而接觸壓力過(guò)小則會(huì)引起泄漏。
３）軸的不圓度：軸的不圓度很可能會(huì)使彈性體密封唇按照軸的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)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(guī)定為Ｒａｌ．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(huì)造成油封早期失效。
２．在安裝使用方面：安裝前必須在油封唇口上先涂少許潤(rùn)滑脂，由于油封唇部相對(duì)于軸有一個(gè)過(guò)盈量，安裝時(shí)必須注意和預(yù)防諸如密封唇部的扭轉(zhuǎn)、擠出，當(dāng)軸端不帶圓錐、圓角且有螺紋時(shí)，就更應(yīng)注意，否則容易把唇口劃傷而影響密封效果。
３．現(xiàn)有油封對(duì)軸表面的損傷較敏感，很輕微的損傷都可能對(duì)它的密封效果及工作壽命產(chǎn)生極大的影響，甚至直接帶來(lái)泄漏。