油封的密封性能和使用壽命和很多因素有關,比如,材料特性、油封結構參數、裝配精度和工作環境等。本文以內骨架油封為例,其結構見圖,其中a和β為前唇角和后唇角。簡單介紹一下油封各類參數的概念以及對油封密封性能及使用壽命的影響。
圖油封幾何模型
1 過盈量
過盈量是指在自由狀態(未裝彈簧時)屠口直徑與軸徑之差。它可產生唇口無彈簧時的徑向力,并補償軸的偏心。過盈量過小,在安裝偏心和軸跳動量大時,造成泄漏,降低密封性;過盈量太大,使唇口緊貼在軸上,唇軸問的間隙過小,唇和軸之間呈“干接觸”,在高速旋轉下,唇和軸表面間便會迅速產生高溫,加速唇口老化龜裂,甚至燒損密封唇,使密封無效。因此,選擇適當的過盈量非常重要。過盈量選取的基本依據是橡膠材料的彈性恢復速度和軸的幾何精度,橡膠材料彈性恢復速度大的油封,即使軸的幾何精度差一些,過盈量也可以小一些。一般軸徑小'唇口過盈量也小,軸徑大。唇口過盈量也大。
2 唇口接觸寬度R
唇口接觸寬度R是指油封唇口與彈簧槽中心的軸向距離。該數值可以認為是油封的理論接觸寬度。R小,易使接觸應力集中分布,有利于控制穩定的油膜,但過小(趨于零)則無法保持油膜,不利于密封;R值過大,增加摩擦生熱,同時,接觸寬度增加,引起單位徑向力減小,致使油封唇口與軸之間的“臨界油膜”潤滑,擴大成流體潤滑,摩擦扭矩減小,發生泄漏[7]。
3 前唇角及后唇角
根據流體動力學的觀點,人們得出了油封用于旋轉軸時的泵汲效應。在旋轉軸與油封唇的接觸處,密封液體是由小的接觸角側泵向大的接觸角側。前后唇角與油封凈泵汲率有關。
4 唇口收縮率(模具設計考慮)
模具設計中的關鍵因素之一是確定唇口的收縮率。收縮率確定的正確與否關系著硫化制品唇口尺寸精度,直接涉及到油封密封的可靠性。特別是對于直接模壓唇口油封其唇口尺寸靠模具保證,收縮率確定不合適,直接影響唇口過盈量、唇口角及唇徑。