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常用旋轉(zhuǎn)密封件的選型與應(yīng)用

2013-09-26

龔步才
（新會(huì)北部精機(jī)有限公司，廣東江門　529100）
　　摘　要：該文分析了幾種旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件密封機(jī)理，提出合理的選型方案及使用注意點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞：動(dòng)密封；旋轉(zhuǎn)密封；唇形密封
　　前言
　　旋轉(zhuǎn)軸唇形密封其實(shí)是動(dòng)密封的一個(gè)分支，人們常?；祀人倪@種從屬關(guān)系，誤以為動(dòng)密封就是滑動(dòng)密封（滑動(dòng)密封包含軸用密封、孔用密封）。旋轉(zhuǎn)軸唇形密封不僅僅用于液壓與氣動(dòng)，還能用于潤(rùn)滑系統(tǒng)（如：鋼廠軋輥）和軸承防塵（如：H形環(huán)）等。
　　1　旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件的分類
　　動(dòng)密封件按其功能可分為旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件和往復(fù)密封件。
　　旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件可分為旋轉(zhuǎn)油封（簡(jiǎn)稱：油封）、H形環(huán)、旋轉(zhuǎn)高壓組合封（也叫旋轉(zhuǎn)格來圈）。其中旋轉(zhuǎn)油封又可分為骨架油封和無骨架油封。
　　骨架油封是Z常用的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)它可分為外包橡膠型和外露骨架型；根據(jù)唇口數(shù)量可分為單唇和雙唇；根據(jù)有無彈簧可分為帶自緊彈簧型和無彈簧型。
　　外包橡膠型骨架油封既適用于熱脹冷縮較嚴(yán)重的材料（如鋁和其它非鐵金屬）做骨架的腔體時(shí)又適用于鋼鐵材料做骨架的腔體的場(chǎng)合，該結(jié)構(gòu)可防止材料隨溫度變化，導(dǎo)致骨架可能會(huì)從腔體中脫落。它是利用外包橡膠的彈性對(duì)其溫度補(bǔ)償，確保油封外圈與腔體孔的緊密配合。（如圖1）
　　外露骨架型僅適用于鋼鐵材料做骨架的腔體的場(chǎng)合，它是利用骨架與腔體孔的過盈配合來實(shí)現(xiàn)防脫。（如圖2）
　　無骨架油封一般用于大型、重型的旋轉(zhuǎn)軸上，以密封油、脂、水等各種流體。由于該型油封的肩部無骨架較軟，一般為橡膠夾織物，唇部為聚四氟乙烯＋橡膠，故該型油封唇口比普通油封許用線速度更高，但安裝時(shí)須在其肩部加上函蓋，用螺釘使之與腔體連接。（如圖3）
　　單唇油封僅有一道主密封唇口，它適用于無污染場(chǎng)合或雖有污染但流體密封要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合（此時(shí)須將唇口朝向污染物，即反裝）。（如圖4）
　　若遇污染嚴(yán)重，流體密封要求嚴(yán)格場(chǎng)合，須用兩只單唇或雙唇油封形成背對(duì)背雙油封結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)油封密封流體，外側(cè)油封擋污（如圖2），目前有些生產(chǎn)商將這種“背對(duì)背雙油封結(jié)構(gòu)”做成一體，即一個(gè)油封含有一個(gè)共用的“T”形骨架和兩個(gè)背對(duì)背的唇口。
　　無彈簧型油封僅適用于潤(rùn)滑脂密封。（如圖5）“V”形環(huán)密封機(jī)理與油封不一樣，油封屬于一種徑向密封，而“V”形環(huán)屬于一種軸向密封（又叫端面密封），它工作時(shí)是隨軸一起旋轉(zhuǎn)，并可利用離心力的作用將污物甩離唇口，實(shí)現(xiàn)防塵的效果。它適用于密封要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合，常用于軸承端蓋處密封，作為軸承防塵氈圈的替代品。（如圖6）

　　旋轉(zhuǎn)高壓組合封用于液壓系統(tǒng)中高壓場(chǎng)合（如：旋轉(zhuǎn)接頭），它有孔用、軸用兩種密封形式。安裝同格來圈、斯特封。旋轉(zhuǎn)線速度Z高可達(dá)1.0m/s，工作壓力Z高可達(dá)30MPa。
　　2　常用旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件的材質(zhì)及其性能
　　一般旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件的主材料為橡膠（有的含夾織纖維），骨架為薄碳鋼板或不銹鋼板，自緊彈簧為磷化C72彈簧鋼（標(biāo)準(zhǔn)），須防腐蝕時(shí)可用AISI302不銹鋼。
　　橡膠：
　?、贉囟冗m應(yīng)范圍較寬，氟、硅橡膠的應(yīng)用擴(kuò)大了橡膠材料的適用范圍。[1]
　?、谂c介質(zhì)的適應(yīng)性好，可根據(jù)不同工況選擇不同膠料。[1]
　　③彈性好，與改性PTFE材料（用作油封唇口）組合，該型油封唇口比普通油封許用線速度更高，適用于高溫、高速場(chǎng)合。
　?、芨S性好，低壓密封性能好，可用于氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)密封。對(duì)潤(rùn)滑條件要求高，不可用于無潤(rùn)滑的氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)密封。
　　⑤純橡膠材質(zhì)較軟，不耐高壓，須加入夾織纖維以增加其硬度和強(qiáng)度。
　　聚四氟乙烯（PTFE）：
　?、贉囟冗m應(yīng)范圍Z寬，既耐高溫又耐低溫，許用溫度范圍：-200℃-+270℃。
　　②適用于所有化學(xué)介質(zhì)。
　?、勰Σ料禂?shù)僅為橡膠的1/10，既可用于低速場(chǎng)合，又可用于高速場(chǎng)合。
　　④無彈性，須與彈性好的橡膠件配合使用。
　　⑤材質(zhì)硬，一般多用于中高壓場(chǎng)合。
　?、迯?qiáng)度低，不耐磨。
　　3　旋轉(zhuǎn)軸唇形密封件使用注意事項(xiàng)
　?。?）高溫場(chǎng)合流體選用氟、硅橡膠，工作溫度≥160℃，建議用改性聚四氟乙烯（PTFE）材料油封，潤(rùn)滑條件不好場(chǎng)合也建議用改性PTFE油封。
　?。?）液壓泵、液壓馬達(dá)須選用耐壓、骨架外包橡膠型油封。
　?。?）軸旋轉(zhuǎn)線速度≤5mm/s時(shí)，可用丁腈橡膠油封，高速時(shí)須用氟、硅橡膠或改性PTFE材料。
　　（4）骨架油封、無骨架油封（如：CARCO）所配合軸的粗糙度Ra 0.2-0.5；所配合腔體孔的粗糙度Ra 3.2（V形環(huán)除外）。所配合軸與腔體孔的同軸度很重要，否則油封會(huì)快速單邊磨損而失效。
　?。?）所配合軸頸須熱處理HRC 45-65，因?yàn)樽跃o彈簧壓緊力和軸的旋轉(zhuǎn)，會(huì)造成彈簧處軸表面磨損。
　　（6）油封對(duì)潤(rùn)滑的要求很高，缺乏潤(rùn)滑是造成油封失效的主要原因。
　　參考文獻(xiàn)
　　【1】流體傳動(dòng)與控制[J].2005第4第5期
　　【2】雷天覺主編.新編液壓工程手冊(cè)[M].北京理工大學(xué)出版社
　　【3】蔡春源主編.機(jī)電液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社
　　【4】ParKer樣本
來源：《流體傳動(dòng)與控制》第2期（總第15期） 2006年3月