油封詳解（一）

一,、什么是油封

油封是用于密封機(jī)械設(shè)備中旋轉(zhuǎn)軸的封油用密封元件,，而腔體基本上是靜止的（見下圖），所以油封又稱旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈,。 油封使用部位

機(jī)械的摩擦部分由于在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時有油進(jìn)入,，為防止這些油從機(jī)械的間隙中泄漏而使用油封，并且除了油以外還需要防止水與化學(xué)藥液的泄漏以及塵埃及土砂從外部侵入,，這時候也要用到油封

油封的密封狀態(tài),，一是油封外緣和腔體之間為靜態(tài)密封，同時保證油封外緣在腔體之間的可靠定位,。二是油封密封唇和軸之間的密封狀態(tài),，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時為動態(tài)密封，當(dāng)軸靜止時為靜態(tài)密封,。各種影響因素的綜合作用及其相互作用,，都對油封的密封性能和使用壽命產(chǎn)生了很大影響。

二,、油封的主要用途

用于發(fā)動機(jī)曲軸和凸輪軸的密封

小汽車,，摩托車和商用車輛等傳動系統(tǒng)（如齒輪箱、輪轂,、橋軸,、差速器）的密封

鏟車，挖掘機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械傳動系統(tǒng)的密封

工業(yè)用齒輪箱的密封

液壓元件（泵,，馬達(dá)）的密封

日用機(jī)械洗衣機(jī)的密封

廣泛用于機(jī)械工程和設(shè)備加工工業(yè)

三,、油封的主要特點(diǎn)

油封外部為圓筒形用來保證對腔體的靜態(tài)密封-采用內(nèi)包金屬骨架的橡膠外緣；采用外露金屬骨架的外緣,，大多需要拋光和鍍敷防腐涂層,。

裝有彈簧的密封唇保證軸的動態(tài)和靜態(tài)密封的密封可靠性。經(jīng)過長期開發(fā)研究的結(jié)果，油封的密封唇結(jié)構(gòu)提高到極佳的性能,，進(jìn)而提高在更寬的負(fù)荷范圍內(nèi)的密封可靠性

添加防塵唇,，或者在特殊情況下采用的多個防塵唇，可防止外界污染物和灰塵侵入

油封詳解（二）

四,、油封各部位的作用

油封主要由密封體,、加強(qiáng)骨架和自緊螺旋彈簧等幾部分組成。密封體按照不同部位又分為底部,、腰部,、刃口和密封唇等。下圖是：帶彈簧并附有防塵唇的內(nèi)包骨架油封各部位主要名稱和術(shù)語,。油封使用部位

金
屬骨架就如同混凝土構(gòu)件里面的鋼筋,，起到加強(qiáng)的作用，并使油封能保持形狀及張力,。通常,，在自由狀態(tài)下的骨架油封，其內(nèi)徑比軸徑小,，即具有一定的“過盈
量”,。因此，當(dāng)油封裝入油封座和軸上之后,，油封刃口的壓力和自緊螺旋彈簧的收縮力對軸產(chǎn)生一定的徑向緊力,，經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，該壓力會迅速減小乃至消
失,，因而,，加上彈簧可以隨時補(bǔ)償油封自緊力，

油封外緣使油封在腔體孔內(nèi)固定的同時,，起防止流體從油封外周面與腔體內(nèi)表面的接觸面之間泄漏及侵入的作用,。另外金屬骨架是當(dāng)油封固定在腔體內(nèi)時，起保持配合力的作用,。

密封唇部是柔性彈性體,，設(shè)計成對機(jī)械的震動及密封流體的壓力變動的影響下仍可保持穩(wěn)定的密封作用，并起到保持唇部與軸表面穩(wěn)定接觸狀態(tài)的作用,。彈簧可提高密封唇向軸的壓緊力，起維持此壓緊力的作用,。唇端部被制作成斜鍥形狀,，在端部處按壓軸表面，起密封流體的作用,。

防塵唇是沒有與彈簧連接的副唇,，起防止塵埃侵入的作用。

五、油封的主要型式

油封的各種不同型式,，請參見：常用油封結(jié)構(gòu)型式,； 常見NOK標(biāo)準(zhǔn)油封型式。附圖：油封外緣的各種設(shè)計型式

六,、油封的密封機(jī)理

油封的密封機(jī)理涉及兩個因素,，一個是腔體的密封，主要是油封外緣（靜態(tài)部件）在腔體中的定位,；二是密封唇口與旋轉(zhuǎn)軸表面接觸的動態(tài)密封,，這是油封的最重要功能。附下圖：油封密封唇口與旋轉(zhuǎn)軸表面接觸區(qū),。

  油封的外緣為了保證油封在腔體的靜態(tài)密封和孔內(nèi)的穩(wěn)固定位,，并且容易裝配。一般為橡膠材質(zhì)包覆金屬骨架,，把橡膠彈性體的可靠靜態(tài)密封能力和金屬骨架支持定
位的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合為一體,。油封的外緣設(shè)計有倒角，以便于裝配,。另有油封在外緣上設(shè)計溝槽可以增加附著力,，避免油封后退和歪斜的危險，也加大了壓配合公差,，可提
高油封靜態(tài)密封的可靠性,。外緣設(shè)計為金屬外骨架的油封適用于要求在腔體中安裝特別牢固和精確的場合，要注意的是當(dāng)油封座孔內(nèi)表面糙時應(yīng)當(dāng)涂覆密封膠,，在密
封座處可以使用密封劑,。

油
封的密封唇接觸區(qū)的密封機(jī)理對油封所起的密封功能具有極其重要的意義，它取決于：密封唇的設(shè)計,；彈性材料的結(jié)構(gòu),；軸表面的粗糙度等。密封唇的徑向力,、密封
唇的角度設(shè)計和唇尖與彈簧中心的距離設(shè)計的綜合作用,，產(chǎn)生了一種對軸面不對稱分布的接觸壓力：在油側(cè)壓力最大并陡升增加；在空氣側(cè)壓力呈小角度衰減,。在過
盈量（密封唇的內(nèi)徑在自由狀態(tài),、無負(fù)荷情況下設(shè)計為比軸的直徑略小）的配合下,，接觸壓力的這種不對稱分布,，與旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的圓周環(huán)形緊箍力的聯(lián)合作用，導(dǎo)致
密封唇接觸區(qū)的結(jié)構(gòu)特性變形,。這種密封彈性體變形結(jié)構(gòu)是油封試運(yùn)轉(zhuǎn)時形成的,，對密封性能起著決定性作用（因此,，油封需要一個試運(yùn)轉(zhuǎn)的磨合期）。螺旋線的影
響加上軸的旋轉(zhuǎn),，由這種變形構(gòu)造產(chǎn)生向油側(cè)的泵吸作用,。

油封詳解（四）

七、油封的原材料

油
封的骨架和彈簧是金屬制作,，密封唇口等主要部分為橡膠,。油封根據(jù)使用環(huán)境，可以用不同的橡膠進(jìn)行生產(chǎn),，以滿足密封的性能和要求,。最常用的耐油橡膠是丁腈橡
膠，丁腈橡膠為目前油封及O型圈使用最普遍的橡膠之一,?？烧f是目前用途最廣、成本最低的橡膠密封件,。制造油封常用的還有聚丙酸酯橡膠,、硅橡膠、氟橡膠和聚
四氟乙烯等,。各種橡膠的性能請參見：主要橡膠的種類與特長,。 附下圖：彈簧及金屬骨架材料的種類及適用介質(zhì)

八、油封的密封介質(zhì)

油
封所使用的場合,，其適用的密封介質(zhì)一般是礦物潤滑油,、潤滑脂和合成潤滑油、潤滑脂,。另外也可密封工業(yè)生產(chǎn)中使用的DIN51524液壓油
類,，VDMA24317以及VDMA24320高阻燃液壓油類，低潤滑特性的硅油類,。在特殊情況下也可密封潤滑性低的酸類,，堿類，有機(jī)溶劑類等腐蝕性介
質(zhì),。

通
常采用氟橡膠材料的油封其耐腐蝕性,，耐高溫性都要比NBR材質(zhì)的好，在無潤滑,、純干燥和多介質(zhì)的條件下建議采用PTFE密封唇制作的油封,，其密封唇有足夠
的潤滑能力，大大降低唇緣的磨損,。單個油封不宜密封兩種不同的介質(zhì),，大量的化學(xué)物質(zhì)增加了對于油封材質(zhì)性能的影響，油封對密封介質(zhì)的相容性應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)室
試驗(yàn)來確定,。附下圖：油封用不同橡膠對密封介質(zhì)的適應(yīng)性

  密封介質(zhì)的污染可能是腔體鑄件制作過程遺留的鑄砂殘留物,；或者從旋轉(zhuǎn)元件因摩擦磨損產(chǎn)生的顆粒物。例如渦輪齒輪箱中的青銅渦輪的磨損物,；或者由腐蝕性介質(zhì)產(chǎn)生的產(chǎn)物,。為防止密封介質(zhì)的污染對密封特性的負(fù)面影響，一定要注意盡量保持腔體清潔,。

九,、對油封的主要要求

1、密封性好

2,、可靠性高

3,、易于裝配

4、與被密封介質(zhì)相容

5,、低摩擦

油封詳解（五）

十,、油封的選擇影響因素

為了充分發(fā)揮油封的功能，必須根據(jù)使用條件選定最合適的型式與材料,。這里就主要的影響因素作一簡述,。

1、
軸的表面線速度：在同一直徑條件下,，不同材料制造的油封,，適應(yīng)軸面旋轉(zhuǎn)線速度的能力不同，其關(guān)系如下圖所示,。油封使用的線速度范圍一般小于15m/s,
下圖給出的容許的軸的表面線速度是參考值,，滿意的潤滑和良好的散熱條件才是決定性因素。相應(yīng)較低的數(shù)據(jù),，適用于更為苛刻的條件,。

  2、溫度：由于旋轉(zhuǎn)軸表面與油封的密封唇部產(chǎn)生摩擦,，所以密封唇口部的溫度高于油液中的溫度,，一般油封工作時其唇緣的溫度高于工作介質(zhì)溫度20~50℃。
隨著轉(zhuǎn)速增高,，壓力增加密封唇口處的溫度也隨之上升,。另外，帶有防塵唇的油封,，比無防塵唇的油封會出現(xiàn)高于20℃的過高溫度,。當(dāng)超過容許溫度時會縮短油封
的工作壽命，造成密封唇過早永久性硬化,，以及磨損加大,。油封的工作溫度范圍與油封使用的材料有關(guān)：材料為丁晴橡膠（NBR）時為-40~120℃，亞力克
橡膠（ACM）-30~180℃,，氟橡膠（FPM）-25~300℃,。

3,、壓力：油封主要用于無壓或者在微壓的條件下使用，最大工作壓力0.02～0.05Mpa,。當(dāng)工作壓力超過這個值時應(yīng)選用耐壓型油封,。

4、防塵：為防止污染物,、灰塵,、和濕氣等從空氣側(cè)進(jìn)入密封腔體內(nèi)，建議使用帶有防塵唇的油封,。如果污染物侵入嚴(yán)重建議采用2個油封,，以串聯(lián)方式一前一后安裝。

十一,、油封安裝部分的設(shè)計

軸
的設(shè)計：1,、表面粗糙度，由于軸的速度與油量不同,，一般軸的粗糙度過大或過小,，都會影響到油封的泄漏與磨損。軸的表面粗糙度容許范圍為
Rz1.0～5.0μm
,；Ra0.2～0.8μm,。對旋轉(zhuǎn)軸用油封，取2.5～1.6μmRz,。2,、硬度，旋轉(zhuǎn)軸的表面硬度一般取≥35HRC,。當(dāng)介質(zhì)較臟,，有來自外界的污染雜
質(zhì)，或軸表速度>12m/s 時,，軸表面硬度應(yīng)為55HRC以上,，軸表面淬火層深度>0.mm。3,、軸的倒角,，推薦值15°~30°
,;以能讓油封確實(shí)裝入，不損傷油封唇緣為原則,。4,、軸的加工，正確的軸加工是保證密封系統(tǒng)正常工作的決定性因素,，適宜的油封軸加工方法是橫向給進(jìn)精研
磨,，金剛砂紙磨光。不適宜的加工方法是在車床上精加工,，超精加工,，滾光加工,，金剛砂紙磨光（砂紙在軸向移動磨光）。5,、軸的材料,，主要是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，
如C35和C45,，另外還有鑄鐵，陶瓷類,，樹脂塑料,，但后三種材料的軸對油封的密封都有缺陷。

腔體的設(shè)計：1,、表面粗糙度,，及直徑公差見下表。

2,、安裝倒角推薦值15°~30°,。3、腔體的材質(zhì)是鋼或鑄鐵,，使用外周是橡膠或金屬的油封都行,。一般輕合金和樹脂熱膨脹系數(shù)較大，適宜采用外周為橡膠的油封,。4,、不適宜的腔體結(jié)構(gòu)，如采用沖壓加工的,，采用螺紋組合安裝的,，對開型的腔體等。

油封詳解（六）

十二,、油封的泄漏

發(fā)
現(xiàn)由油封泄漏時,，首先應(yīng)確認(rèn)發(fā)生泄漏的部位，如果不是由油封泄漏,，有時是由于附著了油脂等泄漏以外的原因而誤認(rèn)為是泄漏,。導(dǎo)致油封泄漏的主要原因，1,、由
于尺寸公差不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而使油封外緣與腔體配合的靜態(tài)密封表面發(fā)生變形,；2、由于工況條件過于苛刻引起材料龜裂,，尤其是在油封密封刃口上的龜裂,；3、由
于工況條件過于苛刻和橡膠彈性體與工作介質(zhì)不相容引起橡膠硬度增加,，或者彈性體的硬度太高,；4,、密封介質(zhì)使橡膠溶脹，降低了橡膠的硬度,，由此使油封過早的
老化和磨損,；5、由軸至密封唇口區(qū)的腐蝕,，將給密封系統(tǒng)的密封性能留下永久性的故障隱患,；6、潤滑劑失效而使系統(tǒng)處于干運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),，從而使密封唇快速磨
損,；8、綜合性老化,，橡膠彈性體與密封介質(zhì)雙雙老化,；9、在密封唇口處形成“油碳”污垢,，使油封密封唇緣被托起,，引發(fā)密封系統(tǒng)的泄漏故障；10,、油封的密
封唇緣不再追隨軸表面的振動以及軸的跳動,；11、污染物從密封的里外面永久性的嵌入密封刃口上造成軸表面和密封唇緣的過早磨損,；12,、裝配過程不規(guī)范引起
軸表接觸面被破壞而造成密封唇過早磨損；13,、密封刃口在儲存,、運(yùn)輸和裝配過程中受到損壞。附下圖：由唇口部泄漏的主要原因：

圖2：由油封外緣部泄漏的主要原因

當(dāng)
油封泄漏時,，應(yīng)著重分析其泄漏的不同情況,，從而采取不同的措施。油封不同階段的泄漏應(yīng)分為：1,、不透水,，在油封上看不到濕氣；2,、濕潤,，在密封刃口區(qū)出現(xiàn)
不影響密封功能的濕氣膜，但濕氣膜沒有擴(kuò)展到背面,；3,、潮濕，濕氣膜擴(kuò)展到背面，并形成水珠,，但尚未連續(xù)滴下,；4，可測量的泄漏,，可以看到腔體外部有從油
封背面流出的可以識別的微小液流流量,；5、暫時的泄漏,，密封系統(tǒng)短暫的故障,，例如由于密封刃口下的污染物微粒引起的，它可以在繼續(xù)使用時把它們沖洗
掉,；6,、明顯的泄漏，暫時的漏泄導(dǎo)致密封唇和防塵唇由于在密封唇與防塵唇之間,，加注的潤滑脂過多。溢流出來的油脂表現(xiàn)為系統(tǒng)外部的明顯泄漏,。另外,，根據(jù)油
封使用運(yùn)轉(zhuǎn)的時間過程來分析泄漏原因，例如：剛開始使用就泄漏的早期破損,；使用短時間后開始泄漏的過早損壞,；使用較長一段時間后在工作工程中發(fā)生泄漏的損
壞和發(fā)生油封設(shè)計使用壽命末期的泄漏損壞等等。

十三,、油封的運(yùn)輸和裝配

一,、油封是精密元件,裝配與保管不當(dāng)回影響使用性能。油封在運(yùn)輸和儲存時應(yīng)注意：

1,、不要打開原包裝,，注意包裝是否損壞，裝配前盡量把油封留在原包裝里,；

2,、避免日光直曬，也不要放置在高溫?zé)嵩锤浇?，因?yàn)檫@會促使橡膠老化,；

3、油封不得隨意散放,，要注意防塵和防土,，確保使油封處在封閉或有蓋狀態(tài)；

4,、在運(yùn)輸和使用油封時,，為防止油封變形和彈簧脫落，請不要給與過分沖擊；

5,、油封也不能用細(xì)繩捆扎,，也不要掛在釘子或金屬線上，這樣會損傷密封唇,；

6,、不得把油封放到潮濕的地方，這樣會使金屬部件生銹,；

7,、不要將密封件放在靠近電視和產(chǎn)生臭氧的地方；

8,、請不要用指甲或硬物摩擦唇口端部,，以防損壞密封唇；

二,、油封的裝配,，無論油封的安裝部分設(shè)計和油封的選擇多么適宜，如果組裝的粗糙,，也不能充分發(fā)揮油封預(yù)定的功能,。

(1)油封安裝時,外表面應(yīng)涂上適當(dāng)?shù)臐櫥瑒娇趹?yīng)涂上適合的清潔潤滑脂,，帶有防塵唇的油封,，應(yīng)在主付唇間填滿適合的清潔潤滑脂，再進(jìn)行裝配.

(2)把油封的密封唇口端朝向密封介質(zhì)一側(cè),切忌反向裝配.

(3)油封裝入座孔時,應(yīng)采用專用工具推入,防止位置偏斜.

(4)油封唇緣通過的螺紋,鍵槽,花鍵等處應(yīng)采取各種措施來防止唇緣損傷,并用專用工具裝配.

（5）油封應(yīng)水平放入座孔,，并均勻加壓,，請勿傾斜強(qiáng)制推進(jìn)。

附下圖：油封安裝的正當(dāng)與不當(dāng)方法

油封詳解（七）

十四,、油封尺寸和規(guī)格

油封型式繁多,，各個國家和廠家都有自己的標(biāo)注方法，雖然如此,，由于油封是標(biāo)準(zhǔn)件,，如果不是因特殊設(shè)計而新開模具，油封尺寸一般只給出內(nèi)徑和外徑,，及高度,。參見下圖：油封尺寸標(biāo)注示意圖

  油封尺寸標(biāo)注示意圖

上
圖中小d表示油封的內(nèi)徑，大D表示油封的外徑,，而B表示油封的高度,。例：TC30*40*5，表示型式為TC（雙唇包骨架）內(nèi)徑為30mm
外徑為40mm
高度為5mm的骨架油封,。有時后面也可跟DIN,，GB/T9877-88等表示油封所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn),。油封的內(nèi)徑尺寸范圍一般在：Φ16～440mm，寬度常
見為7～20mm,。我公司骨架油封規(guī)格請參見：骨架自緊式TC油封規(guī)格表,。

十五、油封標(biāo)準(zhǔn)

油封是工業(yè)應(yīng)用比較廣泛的,，重要的零部件,，為推動油封工業(yè)快速發(fā)展，各國家都制定推出了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),。我國油封標(biāo)準(zhǔn)普遍應(yīng)用的是,，國標(biāo)GB9877.1/2/3—88系列，GB13871-1992油封標(biāo)準(zhǔn),。HG4-692-67 是我國化工部提出的油封標(biāo)準(zhǔn),。

《GB/T9877.1-88》
適用范圍:——
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的基本結(jié)構(gòu)、骨架和彈簧尺寸系列,。本標(biāo)準(zhǔn)適用于安裝在設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)軸端,，在壓差不超過0.03MPa的條件下，對流
體和潤滑脂起密封作用的內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈;《GB/T
9877.2-1988》是旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈結(jié)構(gòu)尺寸系列第二部分:外露骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的相關(guān)規(guī)定,。

《GB13871-1992》
適用范圍:——
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軸徑從6～400mm和相應(yīng)的密封腔體(以下簡稱腔體)內(nèi)孔直徑從16～440mm的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈(以下簡稱密封圈)的基本尺寸和公差,。
為了保證不同制造廠生產(chǎn)的密封圈的互換性，本標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了軸與安裝孔的尺寸和公差,。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于工作壓力等于或小于0.05MPa的密封圈，不適用于更高的工作壓力,。
為使生產(chǎn)廠提供的密封圈能夠滿足設(shè)計和使用要求,，本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為供需雙方推薦了簽訂協(xié)議用的密封圈有關(guān)報告格式、

最
近,，我國重新制定了適應(yīng)國際化發(fā)展的油封制品國家推薦標(biāo)準(zhǔn)《GB/T13871.1-2007》和《GB/T13871.4-2007》,。新國標(biāo)已于
2008年7月1日正式實(shí)施。此標(biāo)準(zhǔn)由全國橡膠與橡膠制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會密封制品分會技術(shù)委員會編訂,。新標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了國際同等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,，提升了密封
制品的技術(shù)要求，為更好的解決長期困擾我國企業(yè)的“三漏問題”提供了很好的技術(shù)保障,。此次新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施必將逐步推動油封制品行業(yè)的新發(fā)展,。

另外：國際上的油封標(biāo)準(zhǔn)是：ISO6194（國際ISO標(biāo)準(zhǔn))、DIN3760(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）,、JIS2402（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）,。