本帖最后由 未来第一站 于 2016-10-16 19:08 编辑
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影响旋转唇形密封性能的因素很多，每种因素均对密封性能影响很大，只有掌握了解这些因素，合理地确定工作条件，设计产品结构，选择材料并正确地使用安装，才能达到预期效果。下面简单介绍各种影响因素： a、材料影响因素：例如耐油性，压缩永久变形，热耐寒性，耐磨性，硬度，回弹性; b、结构参数影响因素：例如唇口过盈量，唇口接触宽度，腰厚及腰长，前唇角及后唇角，径向力，回流线; c、油封使用环境的影响：例如轴偏心，轴表面粗糙度，油压。 接下来针对一些主要影响因素进行分析： 1、轴的影响 轴的表面粗糙度：如果轴的表面粗糙过大(大于0.9μm)，轴表面之凸峰会穿过油膜与唇形成干接触，在轴旋转时就会切割密封唇而造成磨损。同时造成唇下油膜增厚使密封失效，如果轴的表面粗糙度过小(小于0.127μm)，唇的接触部位会被轴的表面四处咬住(即产生粘着现象)，唇下的油被挤出，从而增大摩擦和磨损，也会使密封遭到破坏.所以轴的表面粗糙度应有一个适宜的范围，国外一般控制在0.2-0.61μm; 轴的加工状态：如果轴的表面存在加工痕迹，损伤和锈蚀，对轴唇圈的密封性能也有很大影响，如果轴上有螺旋加工印痕或轴向划痕均会造成泄漏; 轴的椭圆度：轴不可避免地有一定椭圆度，如果椭圆度过大则因密封唇部跟随性不适应轴的变化频率而造成泄漏; 轴的偏心和跳动量：轴的偏心和跳动量应尽量小，否则会改变唇对轴的接触应力分布和跟随能力而造成泄漏; 为了适应不可避免的轴的偏心、轴震动等，在轴唇阁结构设计上可采取减小腰部厚度或增加腰部长度等措施，流体动力轴唇圈对轴偏心和震动等具有较强的适应性，在技术条件允许的情况下应尽可能地选择适宜的流体动力结构。 2、压力影响 普通轴唇圈承压能力较低，一般仅能在0-0.05MPa下使用。当压力超过0.05MPa时，迫使腰都向轴面弯曲，使密封唇与轴的接触宽度增加，接触压力和摩擦力增大，结果因摩擦热的迅速积累而导致唇部磨损和烧灼，造成严重泄漏。如果压力较大，可视具体情况适当增加腰部厚度、缩短腰部长度，加大唇与轴的接触角，最好使用支撑环减小或防止腰部变形以使降低摩擦生热，提高轴唇阁的耐压能力和使用寿命。 3、轴速度的影响 普通场合下轴唇罔使用温度的高低是由唇与轴在高速旋转状态下的摩擦热所决定的。所以轴速度(转速和线速度)对轴唇幽的工作性能影响很大。这种影响在于唇口工作温度的上升和唇对轴跟随性能的下降，过度的升温超过了橡胶材料的工作温度上限即造成唇口的老化破坏，跟随性能的下降会使油膜变厚而泄漏。要使轴唇圈适用于高速场合，除采用适当的橡胶材料外，合理的结构设汁是至关重要的，如适当地降低腰部厚度，加大接触角，采用适应高速的流体动力结构等。 4、轴唇圈用橡胶材料的影响 轴唇圈唇部橡胶材料的性能对其工作性能有极其重要的影响。它决定着轴唇圈的工作温度范围，摩擦、磨损性能、耐介质性能和密封性能等。所以，作为轴唇圈唇部橡胶材料，除应满足适当机械强度和硬度、耐高低温、耐介质、耐磨损和耐天候老化等一般要求外，还必须具有良好的挠性(即良好的变形恢复能力与足够的刚性相结合)，以使其在轴运行时对轴有良好的跟随性和对轴的不规则性、偏心和震动有良好的补偿能力。具有高度挠性的密封唇对密封轴所需径向力也小，因而能减小摩擦力和摩擦生热。 为了提高密封性能，人们在橡胶配合技术上进行了大量的研究，用某些优良的配合剂改善橡胶的综合性能，用一些自润滑减磨材料降低摩擦系数，提高耐热性和耐磨性，也有在唇部复合一层聚四氟乙烯薄膜或用化学方法对唇部表面进行改性，均能达到良好的密封效果并能延长密封寿命。 5、工作温度的影响 温度对橡胶材料及其工作特性有很大的影响，高温使橡胶材料老化，工作性能恶化，低温使橡胶材料变硬甚至变脆。除此之外，对于轴唇圈最重要的是考虑温度对橡胶杨氏模量的影响，因杨氏模量的变化直接影响到唇对轴的抱紧力，即影响密封性能。图1是几种橡胶轴唇圈的杨氏模量随温度变化的情况，由图可知丁睛橡胶从20℃降至-40℃时，其杨氏模量提高100倍，而杨氏模量直接影响到唇对轴的抱紧力，所以当温度降低时密封唇对轴的抱紧力增加(如图2所示)。轴唇圈在低温下启动时，尽管抱紧力大，弹性差，但一经启动由于摩擦生热会使唇口温度迅速上升，恢复弹性，即使在脆性温度下或比脆性温度低15℃的温度下，轴唇圈亦能正常工作(但轴的跳动量要小于0.5ram，轴速要较高)。图3是丁腈橡胶轴唇圈在-40℃下启动轴时唇口温度和油温上升情况。该图说明，轴150r/min启动数秒钟后唇口温度即可上升10℃以上，所以橡胶能够恢复弹性，保持密封性能。高温对轴唇圈性能的影响，除降低杨氏模量影响密封性外，还会使油的粘度大大降低，而降低唇下油膜的厚度。致使摩擦生热增大，降低密封性能。
8 M9 m6 i8 o0 w5 _6 N3 R {2 C5 V 图3 轴启动初期刃口温度的上升 ' \( Q. J5 ]: S8 W
6、介质影响 密封流体对轴唇圈性能的影响主要是通过对橡胶材料性能、润滑条件和散热作用的影响来表现的。橡胶材料的选择很大程度上取决于被密封的流体。一般要达到被密封流体不至于造成橡胶材料的软化、过渡膨胀、硬化或有损物理机机械性能和密封性能的作用。特别要注意润滑油中少量添加剂的影响，如高压，高速齿轮油中就含有磷、硫、卤素等有机化合物或有机金属化合物。这些化合物对硅橡胶有严重的腐蚀作用，能使丁腈橡胶进一步交联硬化，对丙烯酸酯胶也有一定影响。这种油经长期高温使用后会沉积黑色油泥，增加密封唇的磨损;其他润滑油长期使用后也会存在金属、砂尘粒子。就象磨料一样使唇和轴磨损，导致轴唇圈缩短寿命。 润滑油的种类和用量对唇口的润滑和摩擦温升有重要影响，图4是几种润滑油和润滑脂，在转速为3000r/min的条件下对唇口温升的影响。该图说明，由于润滑脂的散热能力较润滑油差(低70%)，所以唇口温升最高;用齿轮油润滑时，唇口温升要比润滑油高。润滑油量对唇口温升也有影响。油量过少会出现润滑不良，散热不好的问题。如果断油则会引起唇口温度急剧上升而导致密封早期失灵(干摩擦试验证明：密封唇部可在1-3min内发生严重烧蚀龟裂)。为了充分发挥轴唇圈的密封性能。延长使用寿命，必须仔细考虑密封流体及其润滑方式对轴唇圈的影响。另外还应注意保持油的清洁，并定期进行更换。
$ e1 T+ ^: K* ~. {5 c! d 7、安装因素的影响 大量事实证明，装配不当或装配损伤是造成轴唇圈早期密封失灵的最主要的原因。人们往往不注意安装，当密封出现泄漏时，常把问题归结为轴唇圈性能不佳，而忽略了人为的因素。装配时应注意： (1)轴唇圈和轴应清洗干净、它们本身无任何缺陷和损伤。 (2)密封唇部(或主副唇之间)涂一层清洁的润滑油膏。 (3)用专用装配工具，正确地进行安装，不允许安装倾斜，以保证轴与轴唇圈的同心度。 8、结构因素的影响 轴唇圈是一种精巧而复杂的机械配件，正确地确定结构参数对其密封性能和使用寿命有决定性的影响。 影响油封密封性能的因素非常复杂，而且各因素之间相互关联，制约性强，本文从材料、结构和使用环境三个方面论述了一些主要影响因素，其它还有弹簧参数、骨架参数、模具设计生产工艺等，也都必须一一加以考虑，只有全面衡量各种影响因素才能生产出性能优异的油封。 - ~$ H3 G+ B* k8 L
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发表于 2016-10-16 22:27:31
