油封詳解（一）

一、什麼是油封

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

機械的摩擦部分由于在機械運轉時有油進入，為防止這些油從機械的間隙中洩漏而使用油封，并且除了油以外還需要防止水與化學藥液的洩漏以及塵埃及土砂從外部侵入，這時候也要用到油封

油封的密封狀态，一是油封外緣和腔體之間為靜态密封，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态，當軸旋轉時為動态密封，當軸靜止時為靜态密封。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産生了很大影響。

二、油封的主要用途

用于發動機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（如齒輪箱、輪毂、橋軸、差速器）的密封

鏟車，挖掘機等農業機械和工程機械傳動系統的密封

工業用齒輪箱的密封

液壓元件（泵，馬達）的密封

日用機械洗衣機的密封

廣泛用于機械工程和設備加工工業

三、油封的主要特點

油封外部為圓筒形用來保證對腔體的靜态密封-采用内包金屬骨架的橡膠外緣；采用外露金屬骨架的外緣，大多需要抛光和鍍敷防腐塗層。

裝有彈簧的密封唇保證軸的動态和靜态密封的密封可靠性。經過長期開發研究的結果，油封的密封唇結構提高到極佳的性能，進而提高在更寬的負荷範圍内的密封可靠性

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内包骨架油封各部位主要名稱和術語。油封使用部位

金屬骨架就如同混凝土構件裡面的鋼筋，起到加強的作用，并使油封能保持形狀及張力。通常，在自由狀态下的骨架油封，其内徑比軸徑小，即具有一定的“過盈量”。因此，當油封裝入油封座和軸上之後，油封刃口的壓力和自緊螺旋彈簧的收縮力對軸産生一定的徑向緊力，經過一段時間運行後，該壓力會迅速減小乃至消失，因而，加上彈簧可以随時補償油封自緊力，

油封外緣使油封在腔體孔内固定的同時，起防止流體從油封外周面與腔體内表面的接觸面之間洩漏及侵入的作用。另外金屬骨架是當油封固定在腔體内時，起保持配合力的作用。

密封唇部是柔性彈性體，設計成對機械的震動及密封流體的壓力變動的影響下仍可保持穩定的密封作用，并起到保持唇部與軸表面穩定接觸狀态的作用。彈簧可提高密封唇向軸的壓緊力，起維持此壓緊力的作用。唇端部被制作成斜锲形狀，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：常用油封結構型式；常見NOK标準油封型式。附圖：油封外緣的各種設計型式

六、油封的密封機理

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

  油封的外緣為了保證油封在腔體的靜态密封和孔内的穩固定位，并且容易裝配。一般為橡膠材質包覆金屬骨架，把橡膠彈性體的可靠靜态密封能力和金屬骨架支持定位的優點結合為一體。油封的外緣設計有倒角，以便于裝配。另有油封在外緣上設計溝槽可以增加附着力，避免油封後退和歪斜的危險，也加大了壓配合公差，可提高油封靜态密封的可靠性。外緣設計為金屬外骨架的油封适用于要求在腔體中安裝特别牢固和精确的場合，要注意的是當油封座孔内表面糙時應當塗覆密封膠，在密封座處可以使用密封劑。

油封的密封唇接觸區的密封機理對油封所起的密封功能具有極其重要的意義，它取決于：密封唇的設計；彈性材料的結構；軸表面的粗糙度等。密封唇的徑向力、密封唇的角度設計和唇尖與彈簧中心的距離設計的綜合作用，産生了一種對軸面不對稱分布的接觸壓力：在油側壓力最大并陡升增加；在空氣側壓力呈小角度衰減。在過盈量（密封唇的内徑在自由狀态、無負荷情況下設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，與旋轉軸産生的圓周環形緊箍力的聯合作用，導緻密封唇接觸區的結構特性變形。這種密封彈性體變形結構是油封試運轉時形成的，對密封性能起着決定性作用（因此，油封需要一個試運轉的磨合期）。螺旋線的影響加上軸的旋轉，由這種變形構造産生向油側的泵吸作用。

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。油封根據使用環境，可以用不同的橡膠進行生産，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。可說是目前用途最廣、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、矽橡膠、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适用介質

八、油封的密封介質

油封所使用的場合，其适用的密封介質一般是礦物潤滑油、潤滑脂和合成潤滑油、潤滑脂。另外也可密封工業生産中使用的DIN51524液壓油類，VDMA24317以及VDMA24320高阻燃液壓油類，低潤滑特性的矽油類。在特殊情況下也可密封潤滑性低的酸類，堿類，有機溶劑類等腐蝕性介質。

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材質的好，在無潤滑、純幹燥和多介質的條件下建議采用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，大量的化學物質增加了對于油封材質性能的影響，油封對密封介質的相容性應該通過實驗室試驗來确定。附下圖：油封用不同橡膠對密封介質的适應性

  密封介質的污染可能是腔體鑄件制作過程遺留的鑄砂殘留物；或者從旋轉元件因摩擦磨損産生的顆粒物。例如渦輪齒輪箱中的青銅渦輪的磨損物；或者由腐蝕性介質産生的産物。為防止密封介質的污染對密封特性的負面影響，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

為了充分發揮油封的功能，必須根據使用條件選定最合适的型式與材料。這裡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，适應軸面旋轉線速度的能力不同，其關系如下圖所示。油封使用的線速度範圍一般小于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。相應較低的數據，适用于更為苛刻的條件。

  2、溫度：由于旋轉軸表面與油封的密封唇部産生摩擦，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溫度20~50℃。随着轉速增高，壓力增加密封唇口處的溫度也随之上升。另外，帶有防塵唇的油封，比無防塵唇的油封會出現高于20℃的過高溫度。當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。油封的工作溫度範圍與油封使用的材料有關：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。當工作壓力超過這個值時應選用耐壓型油封。

4、防塵：為防止污染物、灰塵、和濕氣等從空氣側進入密封腔體内，建議使用帶有防塵唇的油封。如果污染物侵入嚴重建議采用2個油封，以串聯方式一前一後安裝。

十一、油封安裝部分的設計

軸的設計：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，都會影響到油封的洩漏與磨損。軸的表面粗糙度容許範圍為Rz1.0～5.0μm ；Ra0.2～0.8μm。對旋轉軸用油封，取2.5～1.6μmRz。2、硬度，旋轉軸的表面硬度一般取≥35HRC。當介質較髒，有來自外界的污染雜質，或軸表速度>12m/s 時，軸表面硬度應為55HRC以上，軸表面淬火層深度>0.mm。3、軸的倒角，推薦值15°~30° ,;以能讓油封确實裝入，不損傷油封唇緣為原則。4、軸的加工，正确的軸加工是保證密封系統正常工作的決定性因素，适宜的油封軸加工方法是橫向給進精研磨，金剛砂紙磨光。不适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，主要是普通碳素結構鋼，如C35和C45，另外還有鑄鐵，陶瓷類，樹脂塑料，但後三種材料的軸對油封的密封都有缺陷。

腔體的設計：1、表面粗糙度，及直徑公差見下表。