浅谈骨架油封密封原理与早期失效的原因

　　一、摘要

　　骨架油封作为变矩器旋转密封的重要密封件，其漏油故障尤其是早期漏油失效对产品质量造成严重影响。本文从骨架油封密封原理着手，结合其装配和试验过程，对油封漏油问题进行研究，提出应对措施以提高油封使用寿命。

　　二、骨架油封密封原理

　　骨架油封一般由骨架、自紧弹簧和橡胶体组成，密封时，骨架油封以其唇部极窄的密封接触面(小于0.5mm)与旋转轴以一定的压力接触，并在液体润滑作用下实现密封。在径向力的作用下，轴上行成一个接触环带，并且形成一层极薄的油膜，这层油膜既能防止油液的泄漏，还能保证唇口的散热和润滑，是骨架油封密封效果和使用寿命的关键。

　　三、骨架油封漏油分析

　　1)如图1.骨架油封安装在轴承盖上与耐磨件相配合。根据统计数据分析早期漏油的原因，可以按照油封的结构进行分析，主要由唇口部位和骨架油封结合部位两方面。根据油封密封机理可知，要避免油封唇口部位泄漏，首先要控制唇口油膜，而骨架配合部位要控制好配合状况。

　　2)唇口部位漏油分为以下几个原因：

　　①骨架油封唇口与配合轴之间的接触润滑情况，也会对油封的早期失效产生重要影响。如果润滑油不能顺畅进入油封安装区域，就会使唇口在干燥状态下高速滑动，产生异常磨损。相反，如果回油不流畅，将导致油封不能够承受大量的淤积润滑油，压力太大甚至超过了承压极限，进而发生崩溃漏油现象。
　　如油封唇口润滑条件较差，轴在高速旋转时会造成唇口的干磨，短时高温引起唇口橡胶的烧伤，进一步造成漏油故障。对该类早期磨损引起的漏油故障，可在油封唇口内部发现橡胶磨损的磨粒。该类磨损影响较大的为副唇，失去密封防尘作用，封油唇产生不同程度的磨损，在短时间使用后，产生油封的早期失效漏油故障。

　　②油封装配过程不当也会造成早期失效，如油封的压装、预紧力控制等。在油封装配过程中，油封压变形、压入时油封无定位，造成油封骨架的损坏，进一步影响唇口与轴的接触质量，产生早期漏油。

　　③油封唇口橡胶材料劣质，直接导致在早期发生泄漏。主要表现为随温升硬化甚至龟裂，储存运输中的润滑油使唇口发生溶胀软化，而唇口材料耐磨性能低下则会导致提前磨损。

　　④与唇口配合的耐磨套外圆质量的优劣直接影响油封的使用效果。例如，耐磨套表面太粗糙导致配合面形成粗大的波纹接触，随着变矩器内部油温升高和与密封唇配合轴的旋转，势必发生泄漏。另外如果耐磨套外圆直径超差同样会导致泄漏，如果直径偏小，径向力则变小，不能承受内压而发生泄漏。又或者直径偏大，径向力就变大，使唇口发生非正常滑动摩擦，致使早期失效而发生泄漏。另外，变矩器与油封配合轴的同轴度也对油封密封产生较大影响，如同轴度偏差较大，油封会出现偏磨现象，造成油封的早期磨损。

　　3)骨架配合部位漏油

　　对于骨架配合部位渗漏油，一般情况均是因为与骨架部位配合零件所引起。例如轴承盖腔体内径偏小，即使勉强将油封装入，却使骨架变形发生漏油。轴承盖腔体有坚固颗粒，油封安装后骨架凸起变形，影响密封性能。腔体太粗糙，使骨架与腔体不能良好接触，形成多个封闭的楔形空间甚至存在贯通内外的通道，这样随着温升内压增大，势必发生漏油。

　　四、预防措施

　　研究根据初步分析，可以从零件加工、油封选型、操作规范和运转试验等几个方面提出预防措施。

　　1)油封选型

　　根据油封在使用中的工作温度、工作承压、线速度、润滑类型和化学物理环境因素等选择油封的类型和材料。油封的常用材料有：氟橡胶、聚四氟乙烯、丁腈橡胶、硅橡胶等。选择油封的材料时，必须考虑材料对对工作温度范围的适应性、工作介质的相容性和唇缘对旋转轴高速旋转时的跟随能力。一般油封工作时其唇缘的温度高于工作介质温度20～50℃，在选择油封材料时应予注意。详情请参照：橡胶种类及特性。油封的工作范围与油封使用的材料有关：材料为丁晴橡胶(NBR)时为-40～120℃，亚力克橡胶(ACM)-30～180℃，氟橡胶(FPM)-25～300℃。由于工程机械外部工作环境充满大量。

　　2)加工方法研究

　　不良的机械加工和制造缺陷严重影响装配质量，是输入轴漏油不可忽视的隐患。所以耐磨套和轴承盖的公差、尺寸精度、硬度、粗糙度等，要严格按照设计要求执行。另外重点提出，对于耐磨套表面加工应采取“无轴向进给”精磨削，这样不会产生轴向或斜纹路加工痕迹，否则在回转时会形成螺旋泵作用，将油液向大气侧挤压发生泄漏。如图三所示。

　　3)装配规范

　　首先我们要着重提出一个很容易被忽视的影响因素，那就是清洁组装。因为在组装过程中，硬质颗粒进入油封唇口区域，将随设备运转造成油封唇口的损坏。所以在组装前做好零部件的清洁控制是预防油封泄漏的先决条件。骨架油封装配过程中，控制点按照如下几个步骤进行：

　　①确保组装前打开骨架油封包装;

　　②做好骨架、唇口、自紧弹簧等部位可能发生损伤和变形的检查;

　　③装配用工装的质量也是影响骨架油封装配质量的重要因素，使用可靠的专用工装安装油封，沿圆周方向力要均匀，防止工装损伤密封唇口;

　　④唇口部位涂敷适量润滑脂，防止瞬间启动时唇口发生干磨损;

　　⑤防止安装油封时唇口划伤，应借助引锥套在轴上与耐磨套平稳对接;

　　⑥保证油封唇口与轴同心，既防止弹簧脱落，又使唇口不易发生卷边，否则唇口发生卷边会把润滑油从轴上排干;

　　⑦保护耐磨套的表面质量，严禁划伤。

　　4)变矩器运转试验

　　变矩器出厂前的运转试验，是对变矩器流量、压力等的有效检验手段，尤其对及时发现油封早期漏油和其他漏油问题有重要作用。变矩器试验过程中，必须保证严格按照试验规范进行，保证试验压力、油温和试验时间等参数的控制。试验过程中，还应注意其他无关漏油点的排除，如泵座、减压阀丝堵等处，以避免假漏对排除漏油因素的影响。

　　五、结论

　　本文简要叙述了骨架油封密封原理，对骨架油封可能的漏油因素进行了分析，并进一步提出预防漏油的措施，为解决骨架油封漏油问题的分析提供了参考。还存在其他问题，可进入旭丽橡塑官网，永嘉旭丽橡塑科技有限公司，专注O型圈25年，可电话咨询，帮助您解决问题!