1:工作原理
旋转轴唇式密封件是设计成圈形状中的元件,装在相对 旋转的机械零件之间,具有把内侧的油或油脂与外侧的 脏物、灰尘、水等分开的功能。 旋转轴密封件通常是由”唇形状”的弹性体隔膜组成, 并且硫化成型在金属骨架上。密封唇由弹簧施力。
2:油封材料
A:唇口材料:
对材料的要求必须考虑环境条件和密封件的功能。对材料的要求是: 良好的耐化学性能; 良好的耐高温、低温性能; 良好的耐臭氧和耐老化性能;功能要求包括: 耐磨性好;摩擦小;压缩变形小;伸缩性好;常用材料有丁腈橡胶 (NBR) ;丙烯酸酯橡胶 (ACM) ;硅橡胶 (VMQ) ;氟橡胶 (FKM) ;氢化丁腈橡胶 (HNBR);羧基丁腈橡胶(XNBR)
B:骨架和弹簧材料
弹簧的作用:当橡胶受到热量、载荷或化学作用时,它将逐渐失去其原始的特性,橡胶则称之为老化,由密封件施加的原始径向力则将消失,因此弹簧的功能是保持径向力。
3:工作特点
4:工作条件
A:压力
当密封部分承受压力时,会迫使它紧贴轴,并且与轴接触的唇部区域会增大,摩擦和发热增大。所以,当密封件受压工作时,不可再使用规定的圆周速度值,而必须根据压力大小作相应的降低。在圆周速度高的情况下, 甚至0.01至0.02 MPa的过压都可能出现问题。在非常高的压力下,为了避免密封件周边和沟槽之间的泄漏,应当使用壳体为橡胶覆盖的密封件。当密封件承受压力时,可能会在沟槽中有轴向滑移动,甚至突然弹出。通过用垫圈,弹簧挡圈,或把密封件紧靠台肩安装,可以防止这一现象。
B:温度
温度升高,加速橡胶的老化,材料变硬和变脆,拉伸率 减小,压缩永久变形增大。密封唇口处的轴向开裂是典型的征兆,说明该密封件已经暴露在过高的温度下。橡胶的老化对密封件的使用寿命相当重要,针对主要材料的温度限制表示在下图中,它们也只是一种估计,因为材料也受到介质的影响,通常可以说温度每升高10℃ (在空气中),橡胶的理论使用寿命将减半。密封区域内的温度受到各种参数的影响,特别是: 流体的润滑能力;密封唇处的散热能力;圆周速度 ;施加的压力;需要特别注意的是,密封唇口的温度会比介质温度高20至30℃,在选用材料时要特别考虑。
C:速度
密封元件结构的不同设计,影响摩擦力的大小,产生不同的温升,因此,不同的密封元件结构,允许不同的最高圆周速度。下表中表示允许圆周速度的近似最大值,针对不同的密封元件结构(不带防尘唇),用材料NBR、ACM、FKM和VWQ制成,无压差,润滑充分或者密封边由被密封的介质冷却,此外,必须不能超过材料最高允许工作温度。曲线表示轴径大的比轴径小的允许的圆周速度要高,这是因为截面面积增加与直径的平方成比例,于是提高了散热能力。
D:介质
要密封的介质严重影响密封件和材料类型的选择,大部分流体介质在旋转用途中需要密封,粘性介质一般会限制许多现有旋转密封件的使用,尤其是需要考虑圆周速度的时候。气体介质要求特别的密封设计。对于选择材料类型来说,介质是要考虑的第一依据,它将影响到密封件的系列品种和外形。 密封材料与被密封介质的相容性的评估是根据由试验板 的浸入试验得出的拉伸强度、延伸率、体积变化和硬度 变化值的分析。
流体介质:
大多数应用工况使用润滑性介质。就像矿物油基的液油(按DIN 51524或ISO 6743)或者阻燃液压液以及环境安全的液压油。在特殊用途中,需要密封润压滑作用差的腐蚀性介质。其他介质的密封,像水或FDA论证的流体, 在许多情况下要求特殊的密封解决方案,
矿物油:
主要用于传动,在建议的温度范围内,一般来说它们与弹性体材料具有良好的相容性。一些矿物油,例如准双曲面齿轮传动油,因为含有特殊添加剂,所以允许更宽 的使用工况,例如温度范围或高压,但是要在现场试验中进行相容性试验。
合成油:
为了改善粘度、高温和/或使用寿命,而发布的含有特殊添加剂的新油,它们的部分或全部是合成油。合成油与弹性体的材料相容性与矿物油基本上相同。如果加入了特殊成分的添加剂,用来改善粘度、温度和压力性能, 那么,这种油品的材料相容性也需要核对。
润滑脂:
经常用于滚动轴承和平面轴承,这种介质需要使用特别 的密封解决方案。为了降低密封唇扭曲的风险和在压力升高时,允许密封唇张开泄压,密封件要反向安装。要考虑的另一个重要参数是最高圆周速度。由于润滑脂能 够提供的散热很差,润滑脂中使用的最高速度是在润滑 油中的最高速度的50%。超过这个极限,就要考虑把润滑脂换成油,或者安装带有PTFE基材料密封唇的密封件。
润滑性能差的介质: 对于这些介质,要求密封件有初始润滑剂,避免干运行。在这种用途中我们建议径向油封带有防尘唇,在二个唇 之间的区域将用来作为润滑脂的储存腔。二个密封件串联将提供同样的效果。
腐蚀性介质:
通常腐蚀性介质(例如溶剂)的润滑性能很差,由此我们 建议使用PTFE材料解决了耐化学性能的问题,并且金属壳能够用各种不锈钢材料制成。
环境安全的液压油(可生物降解油液) :
当机器或设备是由液压控制时,泄漏的液压油会污染水表面和地表面,把形成有害泄漏的危险降至最低的一种方法是使用可生物降解、无毒的油液。在下表列出的弹性体材料是与可生物降解油液相容的。
E:不同心度
不同心度由轴的跳动度和轴与安装沟槽的不同心度组合组成,具体数值参考下面轴的描述内容。
F:泄漏控制:
当定义泄漏控制时,在静态密封(密封两个彼此之间没有 相对运动的表面)和动态密封(两个表面之间有相对运动) 之间是有差别的。对于运动的密封表面,流体液膜把滑动表面彼此间分离, 形成动态密封间隙,泄漏通道没有像静态密封那样完全 关闭,所有会有少量泄漏。德国标准DIN 3761把唇密封件的密闭分成1至3泄漏级, 所谓零泄漏也是一种定义,零泄漏意味着一种功能,从 相关密封边的潮湿膜,到介质在密封件的背面没有形成 滴漏。最好是接受这个”最小泄漏”,而不冒由于润滑不 充分而损坏唇口的风险。在1至3级中,允许的泄漏是每 个密封件在240小时的试验时间内,最多1g至3g。
G:摩擦功耗损失:
摩擦损失常常是非常重要的,特别是当小功率传输时, 摩擦损失受到下列参数的影响:密封设计和材料、弹簧 力、速度、温度、介质、轴设计和润滑。
