油封詳解（一）

一、什麼是油封

油封是用于密封機械設備中(zhōng)旋轉軸的封油用密(mì)封元件，而(ér)腔體基本上是(shì)靜止的（見下(xià)圖），所以油封又稱旋轉軸唇(chún)形密封圈。油封使用部位

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

油(yóu)封的密封狀态(tài)，一是油封外緣和腔體之間為靜态密封，同時保證油封外緣在腔(qiāng)體之間的可靠定位(wèi)。二是油封密(mì)封(fēng)唇和軸之間(jiān)的密封狀态，當軸旋轉時為(wéi)動态密封，當軸靜止(zhǐ)時為(wéi)靜态密封。各種影響因(yīn)素的綜(zōng)合作用及其相(xiàng)互作用，都對油封的密封性能和使用壽命産生了很大(dà)影響。

二、油封的主(zhǔ)要用途

用于發動機曲軸和凸輪(lún)軸的密封

小汽車(chē)，摩托車(chē)和商用車輛等傳動系統（如齒輪箱、輪毂、橋軸、差速器）的密封

鏟車(chē)，挖掘機等農業機械和工程機械(xiè)傳(chuán)動系統的(de)密封

工業用齒輪箱的密(mì)封

液(yè)壓元件（泵，馬達）的密封(fēng)

日用機(jī)械洗衣機的密(mì)封

廣泛用于機械工程(chéng)和設備加工工業

三、油封的主要(yào)特點

油封外部為圓筒形用來保證(zhèng)對腔體的靜态(tài)密封-采用(yòng)内包金屬(shǔ)骨架的橡膠外緣；采用外露金屬骨架的(de)外緣，大多需要抛光和鍍敷防腐塗層。

裝有彈簧的密封唇保證軸(zhóu)的動态和靜态密封的密封可靠性(xìng)。經過(guò)長期開發研究的結果，油封的密封唇結構提高到極佳的性能，進(jìn)而提高在更寬的負(fù)荷範圍内的(de)密封可靠性

添加防塵唇，或者在特殊情況下(xià)采用的多個防塵唇，可防止(zhǐ)外界污染(rǎn)物和灰塵侵入

油封詳解（二）

四、油封各部位的(de)作用

油封主要(yào)由密封體、加強骨(gǔ)架和自緊螺旋彈簧等幾部分組成。密封體按照不同(tóng)部位(wèi)又分為底部、腰部、刃口和密封唇等。下圖是：帶彈簧并附有防(fáng)塵唇的内包骨架油封各部位(wèi)主要名稱和術語。油封(fēng)使用部位

金屬骨(gǔ)架就(jiù)如同混凝土構(gòu)件裡面的鋼筋，起到(dào)加強的作用，并使油封能保持形狀及張力(lì)。通常，在自由狀态下的骨架(jià)油封，其(qí)内徑比軸徑小，即具有(yǒu)一定的“過盈量”。因此，當油封裝入油(yóu)封座和軸上之後(hòu)，油封刃口的壓力和自(zì)緊螺(luó)旋彈簧的收縮力對軸産生一(yī)定的徑向(xiàng)緊力，經(jīng)過一段時間運行後，該壓力會迅速(sù)減小乃至消失，因(yīn)而，加上彈簧可以(yǐ)随(suí)時補償油封自緊(jǐn)力，

油封(fēng)外緣使油封在腔體孔内(nèi)固定的同時，起防止流體從油(yóu)封外周面與腔體内表面的接觸面之間(jiān)洩漏及侵入的作用。另外金屬骨架(jià)是當油封固定在腔體内時，起保持配合力的作用(yòng)。

密封唇部是柔性彈性(xìng)體，設計成(chéng)對機(jī)械的震(zhèn)動及密封流體的壓力變動的影響下仍可保持穩定的密封作用，并起到保持唇(chún)部與(yǔ)軸表(biǎo)面穩定接觸狀态的(de)作用。彈簧可提(tí)高密封唇(chún)向軸的壓緊力(lì)，起維持此壓緊力的作用。唇端(duān)部被制作成斜锲形狀，在端部處按壓軸表面，起密封流體的作用。

防塵唇是沒有與(yǔ)彈簧連(lián)接的副唇，起防止塵(chén)埃侵入的作用。

五、油封的主要型式

油封的各種不同型式，請參見：常用油(yóu)封結構型式；常見NOK标準油封型式(shì)。附圖：油封外緣的各種設(shè)計型式

六、油封的密封機理

油(yóu)封的密封機理(lǐ)涉及兩(liǎng)個因素，一個是腔體的(de)密封，主要是油(yóu)封外緣（靜态部件）在腔體中(zhōng)的(de)定位；二是密封唇口與旋轉軸(zhóu)表面接觸的動态密封，這是油封的(de)最重要功能。附下圖：油封密封唇口(kǒu)與旋轉軸表面接觸區。

  油封的外緣(yuán)為了保證油封在腔體的靜态密封和孔内的穩固定(dìng)位，并且容易裝配。一般為橡膠(jiāo)材質包覆金屬骨架，把橡膠彈性(xìng)體的可靠靜态密封能力和金屬骨架支持定位的(de)優點結合(hé)為一體。油(yóu)封的外緣(yuán)設計有(yǒu)倒角(jiǎo)，以便于裝配。另有油封在外緣上設計(jì)溝槽可以增加附着力，避免油封後(hòu)退和(hé)歪斜的危險，也加大了壓配合公差，可提高油封靜态密封的可靠性。外緣設計為金屬(shǔ)外骨架的油封(fēng)适用于要求在腔體(tǐ)中安裝特别牢固和精确的場(chǎng)合(hé)，要注意的是當油封座孔内表面糙時應當塗覆密封(fēng)膠，在密封座處可(kě)以(yǐ)使用密封劑。

油封的密封唇接觸區的密封機理對油封所起的密封功能具有極其重要(yào)的意義，它(tā)取決于：密封唇的設計(jì)；彈性材料的結構；軸表面的粗(cū)糙度等。密封唇的徑向力、密封唇的角度設計和唇尖與彈簧中心的距離設計的綜(zōng)合作用，産生了一種對軸面不對(duì)稱分布的接觸壓力(lì)：在油側壓力最大并陡升增加；在空氣側壓力(lì)呈小角度衰減。在過(guò)盈量（密封唇的(de)内徑(jìng)在自(zì)由狀态、無負荷情況下設計為(wéi)比軸的(de)直徑略小）的配合下，接(jiē)觸壓力的這種不對稱分布，與旋轉(zhuǎn)軸産生的圓周環形緊箍(gū)力的聯合作用，導緻密封唇接觸區的結構特(tè)性變形。這(zhè)種密封(fēng)彈性體變形結構(gòu)是油封試運轉時(shí)形成的，對密封性能起着決定性作用（因此，油封需要(yào)一個試運轉的磨合期）。螺旋線的影響加(jiā)上軸的旋轉，由(yóu)這種(zhǒng)變形構造産生向油側的泵吸作用。

油封詳解（四）

七、油封的原材料

油封的骨架和(hé)彈簧是金屬制作，密封唇口等主要部分為橡膠。油封根據使用環境，可以用不同的橡膠進行生産，以(yǐ)滿足密封的性能和要求。最常用的(de)耐油(yóu)橡膠是丁腈橡膠，丁腈橡膠為目前油封(fēng)及O型圈使(shǐ)用最普遍的橡膠之(zhī)一(yī)。可說是(shì)目前用途最廣(guǎng)、成本最低(dī)的橡(xiàng)膠密封件。制造油封常用的還有聚丙酸酯橡膠、矽橡膠、氟橡(xiàng)膠和聚四氟乙烯等。各種橡膠的性能請參見(jiàn)：主要(yào)橡膠的種類與特長。附下(xià)圖：彈簧及金屬骨架材料的種類及(jí)适用介質

八、油封的密封介質

油封所使用的場合，其适用的密封介質(zhì)一般是礦物潤(rùn)滑(huá)油、潤滑(huá)脂和合成潤滑油、潤滑(huá)脂。另外也可密封工業生産(chǎn)中使用的DIN51524液壓油類，VDMA24317以及VDMA24320高阻燃液壓(yā)油類，低(dī)潤滑特性(xìng)的矽油類(lèi)。在特殊情況下也可密封潤(rùn)滑性(xìng)低的酸類，堿類，有機溶劑類等腐蝕性介質。

通常采用氟橡膠材料的(de)油封其耐腐蝕性，耐高(gāo)溫性都要比(bǐ)NBR材質的好(hǎo)，在無(wú)潤滑、純幹燥和多(duō)介質的條件下建議采(cǎi)用PTFE密封唇制作的油封，其密封(fēng)唇有足(zú)夠的潤滑能力，大(dà)大降低唇緣的磨損。單個油封不宜(yí)密封(fēng)兩種不同的介質(zhì)，大量的化學物質增加了對于油封材(cái)質性能的影響，油封對密封介(jiè)質的相容性應(yīng)該通過實(shí)驗室試(shì)驗來确(què)定。附下圖：油封用不同橡膠對密封介質(zhì)的适(shì)應性(xìng)

  密封介質的污染可能是(shì)腔體(tǐ)鑄(zhù)件制作過程遺(yí)留的鑄砂殘留物；或者從旋轉元件因摩擦(cā)磨損産生(shēng)的顆粒物。例如渦輪(lún)齒輪箱中的青銅渦輪的磨損(sǔn)物；或者由腐蝕性介質産生的産物。為防止密封介質的污染(rǎn)對密封特性(xìng)的(de)負面影響，一定要注意盡量保持腔體清潔。

九、對油(yóu)封的主要要求

1、密封性好

2、可靠性高(gāo)

3、易于裝配

4、與被密封(fēng)介質相容

5、低摩(mó)擦

油封詳解(jiě)（五(wǔ)）

十、油封的選擇(zé)影響因素

為了(le)充分發揮油封的功能，必(bì)須根據使用條(tiáo)件(jiàn)選定最合适的型式與材料。這裡就主(zhǔ)要的影響(xiǎng)因素作一(yī)簡述。

1、軸的(de)表(biǎo)面線速(sù)度：在同一直徑條件下，不同材(cái)料制造的油(yóu)封，适應軸(zhóu)面旋轉(zhuǎn)線速度的能力(lì)不同，其關系如(rú)下圖所示。油封使用的線速度範圍一般小于15m/s, 下圖給出的容(róng)許的軸的表面線(xiàn)速度是參考(kǎo)值，滿(mǎn)意的潤滑和良好的散熱條件才是決定性因素(sù)。相應較(jiào)低的數據，适用于更為苛刻的條件。

  2、溫度：由于旋轉(zhuǎn)軸表面與油封的(de)密封唇部産生摩(mó)擦，所以密封唇口(kǒu)部的溫度高于油(yóu)液中的溫度，一般油(yóu)封工作時(shí)其唇緣的溫度高于工作介質溫度20~50℃。随着(zhe)轉速增高(gāo)，壓力增加密封唇口處的溫度也随之上(shàng)升。另外，帶有防塵唇的油封，比無防塵唇的油封會出現高于20℃的過高溫度。當超過(guò)容許溫度(dù)時會縮短油封的工(gōng)作壽命，造成密封唇過早永久性硬化，以及磨損加(jiā)大。油封的工作溫度範圍與油封使用的材料有關：材料為丁晴橡膠（NBR）時為-40~120℃，亞(yà)力克橡膠（ACM）-30~180℃，氟橡膠（FPM）-25~300℃。

3、壓力：油封主要用(yòng)于無壓或(huò)者在微壓的條件下使用，最大工作壓力0.02～0.05Mpa。當工作壓力超過這個(gè)值時應選用耐壓型油封。

4、防塵：為防止污染物、灰塵、和濕氣等從空氣側進入密封腔體内，建議使用帶有防塵唇的油封(fēng)。如果污染物侵(qīn)入嚴重建議采用2個油封，以串(chuàn)聯方式一前一後安裝。

十一、油封安裝部(bù)分的設計

軸的(de)設計：1、表面粗糙度，由于軸(zhóu)的速度與油量(liàng)不(bú)同，一(yī)般軸的粗糙(cāo)度過大或過小(xiǎo)，都會(huì)影響到油封的洩漏與磨損(sǔn)。軸的表面粗糙度(dù)容許範圍為(wéi)Rz1.0～5.0μm ；Ra0.2～0.8μm。對旋轉軸用油封，取2.5～1.6μmRz。2、硬(yìng)度，旋轉軸的表面硬度一般取≥35HRC。當介質較(jiào)髒，有來自外界的污(wū)染雜質，或軸表速度>12m/s 時，軸表面硬度應為(wéi)55HRC以上，軸表面淬火層深度>0.mm。3、軸的倒角，推薦值15°~30° ,;以能讓油封确實裝入，不(bú)損傷油封唇(chún)緣為原則。4、軸的加工，正确的軸(zhóu)加工是保證密封系統正常工(gōng)作的決定性因素，适宜的油封軸加工方法是橫向給進精研磨，金剛砂紙磨(mó)光。不适宜的加工方法是(shì)在車床上(shàng)精加工，超(chāo)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(zhǔ)要是普通(tōng)碳素結構鋼，如C35和C45，另外還有鑄鐵，陶瓷類，樹脂塑料，但後三種材料的軸對油封的密封都(dōu)有缺陷。

腔體的(de)設計：1、表面粗糙度，及直(zhí)徑(jìng)公差見下表。