角接触球轴承_久研轴承科技（安徽）有限公司

骨架油封装配探讨

2013-07-09

傅正勇　蔺习英
（重庆凯瑞特力汽车零部件制造厂，重庆，401122）

　　摘　要：从油封的装配对密封性能的影响出发，针对油封在安装过程中存在的主要问题，分析了骨架油封的安装质量与密封性能的影响及骨架油封倾料安装造成油封偏心量的控制等，阐述了骨架油封的装配方法、装配程序和装配时的注意事项。
　　关键词：骨架油封；密封性；偏心；装配
　　目前，中等转速的轴孔类密封大多选用双唇口的骨架油封，其实际工作压力一般小于0.1MPa，转速为80-300r/min之间。油封的密封性好与坏，除了油封本身的结构设计的合理性、材料选择是否得当、轴与孔之间的设计配合是否恰当以外，油封的密封性与装配的质量有重要的关系。
　　用户在使用中出现的油封漏油问题，约占总成总量的1%-3%，其中80%以上都是由于油封装配不当引起的，这说明油封的密封性与装配的质量有很大的关联。在装配过程中，如何选用正确的安装方法、使用正确的装配工具、对偏心量等方面的控制，是解决油封装配质量的关键所在。
　　1　骨架油封的密封原理及密封性能
　　骨架油封的结构比较简单，一般由三个部分组成：油封体、加强骨架和自紧螺旋弹簧。密封体按照不同部位又分为底部、腰部、刃口和密封唇等，它的结构设计是否合理直接影响油封的密封性能。
　　1.1 骨架油封的密封原理
　　骨架油封在自由状态下，油封唇口内径比轴径小而有一定的过盈量。安装后，油封刃口的过盈压力对旋转轴产生一定的径向紧力。经一段时间运行后，该压力会迅速减小乃至消失，加上自紧螺旋弹簧的收缩力可以随时补偿油封自紧力，二者共同作用产生径向压力。工作时，油封唇口在径向压力的作用下，形成0.25-0.5mm宽的密封接触环带，在润滑油压力的作用下，油液渗入油封刃口与转轴之间形成极薄的一层油膜。由于在油封与轴之间存在着油封刃口控制的油膜，此油膜具有流体润滑特性，在液体表面张力的作用下，油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个“新月面”，防止工作介质的泄漏，从而实现旋转轴的密封。
　　1.2 油封的密封性能
　　油封的密封能力，取决于密封面油膜的厚度。厚度过大，油封泄漏；厚度过小，可能发生干摩擦，引起油封和旋转轴磨损。密封唇与轴之间没有油膜，易引起发热与早期磨损。此外，骨架油封与轴心线须垂直，若不垂直，油封的密封唇会把润滑油从轴上排干，也会导致密封唇的过度磨损。
　　2　骨架油封安装中常存在的问题
　　无论是国产油封还是进口油封，密封不严是造成油封漏油的关键因素。售后服务统计分析资料表明，绝大多数的油封漏油问题都不是由于油封的设计和制作引起。在油封选择、匹配合理的情况下，装配不当是造成油封密封不严而漏油的主要因素。如组装作业时因倾斜太大，发生偏心安装、倾斜安装、密封唇口撕裂、翻卷、自紧弹簧脱落等，均会造成泄漏。其中，油封倾斜安装、偏心安装、唇口撕裂又是主要因素，也是装配过程中容易忽视的问题。
　　2.1 油封的倾斜安装
　　油封在安装时，油封的倾斜（如图1）会引起骨架油封唇部受力不均、唇部的应力分布状态发生变化，容易造成油封泄漏。而造成油封倾斜安装的根本原因是采用冲击法装配，特别是在无定位端面时，油封倾斜安装的机率会更高。另外，在有安装定位面时，应对其不平度进行很好的控制。

　　从图1中可以看出，在有倾斜角θ的状态下，运动时旋转轴将产生Δt的偏心量，从而对油封唇口会产生Δt的偏心量，导致油封唇口接触带和唇口径向力不合理，使油封唇口和转轴表面的磨损不均匀，造成油封唇口局部早期过度磨损。
　　对图1中安装的倾斜角θ，在运动时对接触带将产生Δt的偏心量，它的大小与转速相关，θ一般在1°-3°之间。
　　2.2 油封偏心安装
　　偏心安装是造成静偏心的主要原因，其主要由三个因素引起：油封的外圆与唇口不同心、唇口与轴不同心及壳体安装基孔与轴不同心。
　　上述三种情况会引起油封的唇口在与轴接触面的变形不均匀，在弹簧的作用下，其油封的径向力不相等，一方面可引起轴的严重磨损，另一方面，易引起油封的唇口的跟随不一致而导致油封漏油。
　　国外油封公司通过大量实验论证后，认为油封的唇口的偏心安装不可避免，但对油封安装的偏心量与转速的关系作出了指导性建议，如图2所示。

　　3　骨架油封的正确安装方法
　　3.1 油封在壳体孔的安装方法
　　油封装配时应检查其内壁有无碎屑、划痕、灰尘和铸造砂粒等，应使用专用工装将骨架油封平稳地推入壳体坐孔内。如图3所示。

　　3.2 油封在轴上的安装
　　油封的内径通常小于轴径，形成一定的过盈量，在装配油封时易造成唇部损坏。为防止损坏，一般要使用圆锥形轴肩或圆锥工装进行装配。
　　轴上带有螺纹、沟槽、花键时，使用圆锥形轴肩装配无效，而需要用专用的装配工具来保护油封唇部，即在螺纹、沟槽、花键处套一保护套，避免油封唇部被轴上的尖角、螺纹、沟槽、花键等损伤（如图4）。

　　3.3 骨架油封的安装程序及装配时的注意事项
　　a.从油封领取到装配，必须保持干净，安装前不要过早将包装纸撕开，防止杂物附着在油封表面而带入工作中。
　　b.装配前做好机加工检查程序，油封各部位尺寸是否与轴及腔体尺寸相符。轴与腔体的端面加工要光洁，倒角没有损伤和毛刺，须清洁装配部位。轴和座孔应加工有15°-30°的装配倒角，尤其内倒角，不能有坡度，建议装配部位采用圆角型倒角。在轴的装入处（倒角）部份不能有毛刺、沙子、铁屑等杂物，防止油封唇口的意外损伤。腔体内尺寸要与油封的外径及宽度相适合。
　　c.检查油封的唇口是否完整，检查油封的唇口有没有损伤、变形，弹簧有没有脱落、生锈，防止油封在运输过程中受外力挤压和撞击等影响而破坏其真圆度。
　　d.油封有回油线的，要先确定油封的安装方向与旋向的关系。
　　e.装配时，应在油封唇口之间适量涂抹添加有二硫化钥的锂基脂等清洁油膏，防止轴在瞬间启动时，对唇口造成干磨现象，影响唇口的过盈量。油封唇部接触部分表面不应有机加工螺纹痕迹。装配时在油封外圈涂上密封胶，用硬纸等把轴上的键槽或台阶部位包起来，避免划伤或翻卷油封唇口，或用导向过渡套等专用工具将油封向里旋转压进，千万不能硬砸硬冲，以防油封骨架变形或挤断弹簧而失效。若出现唇口翻边、弹簧脱落和油封歪斜时，必须拆下重新装入。
　　f.正确使用专用安装工具，保护唇口不受损坏，即使是轻微划伤也是不允许的，否则容易引起油封泄漏。建议采用油压设备或套筒工具安装，压力不必太大，速度要均匀。
　　g.当油封装入壳体时，应以均匀的压力进行，不得倾斜，避免会引起油封外圆变形。
　　h.装配时须注意安装方向。需要内密封时，装有自紧弹簧的一面（即有凹槽的一面）朝向箱体内部，防尘唇向外。
　　参考文献
　　[1]汤慧瑾主编.机械零件课程设计【M 】,北京:高等教育出版社,1990.
　　[2]化学工业标准汇编,橡胶密封制品和其它橡胶制品(上) [S],2003.

来源：《专用汽车》2007年12期

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