油封相關各種參數詳解
油封徑向力是指油封裝在軸上時,唇口對軸所產生的抱緊力,這個力等于唇口的預張力、彈簧的箍緊力和密封介質的附加徑向力的總和,油封徑向力是控制油封質量的重要指標。
油封的徑向力必須選擇在適宜的范圍內,過大過小都會影響液壓缸密封的性能。當徑向力選取過小時,油封唇口對軸的接觸壓力太小,密封不住介質會造成泄漏;當徑向力選取過大時,油封唇口對軸的接觸壓大,會增加油封的摩擦扭矩和摩擦溫度,加速了唇口材料的老化而導致油封的時期損壞。因此徑向力必須選擇適當,能夠使油封唇與軸接觸面之間構成一種適宜厚度的油膜,保持一種良好的潤滑與摩擦狀態,以減少功耗,達到良好的密封效果和長久的工作壽命。
過盈量:一般來說,密封圈唇口的過盈量與徑向力約成正比關系,即過盈量大,徑向力就大;過盈量小徑向力也小。唇口的過盈量取小,雖對密封偶件的潤滑有利,但容易漏油;而過盈量取得太大又影響密封偶件間的油膜形成,使之磨損失效加快。
彈簧槽中心的位置(R)值:R值是指油封唇口與彈簧槽中心的軸向距離。該數值可認為是油封唇口與軸的理論接觸寬度。R值小,接觸寬度小,易使接觸主力呈集中分布,有利于控制穩定的油膜。R值過大,則接觸寬度大,不僅增加摩擦生熱,而且因主力分布平均,使油膜遭到破壞,形成流體潤滑狀態,造成漏油。據資料報道,R值的取值范圍在0.3—2.0內,軸徑越大,R值越大。當然,R值的選取也不能僅僅依據軸徑的大小來確定,也應當綜合考慮軸的運動速度(旋轉、往復)等因素。
油封腰部厚度和長度:油封的腰部能提供唇部徑向力的50%,所以它是保持油封徑向力的一個主要因素。腰部較薄、較長,能提高唇口與軸的跟隨力,這對高速旋轉或偏心較大的軸密封有利。但腰部太薄、太長,易出現變形,同時會減弱腰部的徑向力,造成漏油。因此,油封腰部厚度和長度應遵循以下原則來設計。(1)、工作介質壓力時,應采用較厚的腰部厚度和較短的腰部長度。(2)、橡膠密封件的硬度越高,模量和彈性越低,油封腰部厚度應當越薄,長度應當越短。(3)、油封的公稱尺寸(內徑、高度)越大,腰部厚度也應當越厚。(4)、油封唇高增大,腰部厚度也應相應增大。也就是說,腰部厚度與長度也應當成一定的比例。
因為油封唇口部溫度上升是與磨擦系數、徑向力及軸速成正比。當軸速越大時,應盡量減小磨擦系數和徑向力,但磨擦系數受橡膠材料和配方的限制,一般在0.2—0.4之間,不宜再減小。因此對于高速用的油封減小磨擦能,降低生熱以延長油封的使用壽命,其徑向力應選取小一點。相反,對磨擦系數小的油封可適當加大徑向力以提高油封唇的追隨能力。據此可以推薦高速油封的徑向力一般選取在100—150N/m之間為宜;低速用油封一般取值可略高一些。總之徑向力選取在100—200N/m是比較適宜的。
不同硬度膠料的油封性能變化情況:a、膠料硬度越高,制出的油封內徑越大。這是因為膠料收縮率不同的緣故,膠料硬度越高收縮率越小,因此制得的油封內徑就越大。(切唇時,盡量少切點)b、膠料硬度越高的油封唇口接觸越小,這是因為硬度高的油封內徑大,同時受壓縮變化小的緣故。C、膠料硬度與徑向力的關系膠料硬度越高的油封其徑向力越大,試驗結果表明:油封不論加金屬彈簧或不加金屬彈簧都表明了這一規律。d、泄漏試驗用不同硬度的膠料制成的油封進行臺架試驗,可以明顯看出硬度過低或過高的油封在短時間內都發生了泄漏。這是因為硬度過低的膠料彈性模量小,油封的徑向力就小,因而密封性能比較差。而硬度過高的膠料彈性差,油封唇部追隨性能不好,因而也容易產生早期泄漏。硬度在65-75之間的油封有較好的密封性能,運轉時間長而不漏。這證明油封膠料在此硬度范圍內,油封的各項性能是比較適宜的。其徑向力、接觸寬度、摩擦扭矩等性能都比較適宜,且膠料彈性好,唇口有較好的追隨能力。唇口與軸接觸面間能夠構成一種較好的潤滑與摩擦狀態,因而獲得了較好的密封效果。由此證明在一般條件下,普通油封的膠料硬度應選取在70±為宜。