油封和防尘密封

-.z.油封和防尘密封油封

油封，即润滑油的密封。它常用于各种机械的轴承处，特别是滚动轴承部位。其功用在于把油腔和外界隔离，对内封油，对外防尘。油封与其他唇形密封不同之处在于具有回弹能力更大的唇部，密封接触面宽度很窄〔约为0.5mm〕且接触应力的分布图形呈尖角形。图29.8-1为油封的典型构造及唇口接触应力示意图。油封的截面形状及箍紧弹簧，使唇口对轴具有较好的追随补偿性。因此，油封能以较小的唇口径向力获得较好的密封效果。图29.8-1油封构造及唇口接触应力示意图1—唇口；2—冠部；3—弹簧；4—骨架；5—底部；6—腰部；7—副唇

油封与其他密封装置比拟有以下优点：①构造简单、容易制造。简单油封一次便可以模压成型，即使最复杂的油封，制造工艺也不复杂。金属骨架油封也只需经过冲压、胶接、镶嵌、模压等工序即可将金属与橡胶组成所要求的油封。②重量轻、耗材少。每种油封都是薄壁的金属件与橡胶件的组合，其材料消耗极少，因而每个油封的重量很轻。③油封的安装位置小，轴向尺寸小，容易加工，并使机器紧凑。④密封性能好，使用寿命较长。对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。⑤拆卸容易、检修方便。⑥价格廉价。

油封的缺点在于不能承受高压，所以只能作轴承润滑油的密封。

油封的工作范围如下：

工作压力

～0.3MPa

密封面线速度

低速型＜4m/s，高速型4～15m/s

工作温度

－60～150℃〔与橡胶种类有关〕

适用介质

油、水及弱腐蚀性液体

寿命

500～2000h1.1油封的构造

常用油封的构造见图29.8-2。图29.8-2油封构造

1〕粘接构造这种构造的特点在于橡胶局部和金属骨架可以分别加工制造，再由胶粘接在一起，成为外露骨架型，有制造简单、价格廉价等优点。美、日等国多采用此种构造。它们的截面形状如图29.8-2a所示。

2〕装配构造它是把橡胶唇部、金属骨架和弹簧圈三者装配起来而组成油封。它一定有内外骨架，并把橡胶唇部夹紧。通常还有一挡板，以防弹簧脱出〔参见图29.8-2b〕。

3〕橡胶包骨架构造它是把冲压好的金属骨架包在橡胶之中，成为内包骨架型，其制造工艺稍微复杂一些。但刚度好，易装配，且钢板材料要求不高。〔参见图29.8-2c〕。

4〕全胶油封这种油封无骨架，有的甚至无弹簧，整体由橡胶模压成型。其特点是刚度差，易产生塑性变形。但是它可以切口使用，这对于不能从轴端装入而又必需用油封的部位是仅有的一种型式，见图29.8-2d。防尘密封

油封可以作防尘密封件使用，但是在粉尘严重或是为了保护其他密封件时，常常使用专门的防尘密封。

液压机械的防尘密封多用橡胶，气压机械多用毛毡〔方形或梯形〕；飞机和寒带工作的液压缸为了对付活塞杆外部结冰而用金属；化工部门为防止活塞杆上的粘着物也用金属〔详见图29.8-6〕。图29.8-6

非标准橡胶和金属防尘密封

方形或梯形防尘圈在密封机理上属于填料密封，防尘能力与接触的严密程度有关，接触越紧防尘能力越好，但摩擦阻力越大。楔形防尘圈实际上与唇形圈无区别，它依靠唇尖的接触力刮去尘埃和污垢。其摩擦阻力小，但唇尖与轴外表的夹角对密封性和磨损有很大的影响，图29.8-7是其防尘效率。唇尖向外时，其夹角只要大于4°便可以获得满意的效果，唇尖向内时，防尘效果不好。图29.8-7防尘效率图29.8-8唇与轴的接触状态

唇与轴外表的接触状态也直接影响防尘效果和唇的磨损。图29.8-8是几种常见的接触情况，其中图a为正常接触状态，油膜薄，防尘效果好，磨损少；图b的过盈量太大，接触太紧，且接触面宽，改变了接触角，使唇尖翘起，不仅防尘效果不良，而且摩擦阻力大；图c唇尖接触不充分，摩擦不大，但却不能防尘；图d唇尖接触角太大，防尘效果短暂，很容易磨损，成为严重漏油的原因。

防尘密封圈对保护关键性的液压设备部件是极端重要的。渗入尘土，不仅磨损密封件，而且会大大的磨损导向套和活塞杆，杂质进入液压介质中，亦会影响操作阀和泵的功能，在最坏的情况下，亦可能损伤这些装置。防尘圈能除掉活塞杆外表上的任何尘土，但不损坏活塞杆上的油膜，这对密封件的润滑也有益。防尘密封圈的型式和尺寸系列

标准的防尘密封圈分A型、B型和C型3种型号，适用于安装在往复运动液压缸活塞杆导向套上起防法和密封作用。2.1.1A型密封

A型密封是一种纯橡胶的防尘圈、它是由高硬度〔90±5邵尔A〕材料压制的，可使用橡胶或橡塑并用材料，要求弹性适合于除尘并具有良好的耐磨和耐天候老化的特性。设计时就考虑对活塞杆有一定的过盈量，因此给密封圈唇口以足够的压紧力，能使活塞杆外表上尘土刮掉，防止尘土和杂物带入缸体。

A型密封圈适于安装在A型密封腔体内起防尘作用。表29.8-10为A型密封腔体用橡胶防尘密封圈的尺寸系列。表29.8-10

A型密封型式的尺寸系列〔摘自GB/T10708.3-1989〕〔mm〕dDLD1D1Sl61454.6143.558166.61610188.618122010.620122212.522162414.524182616.526202818.528223020.530253323.533283626.536324030.540364434.544404838.548455343.553505848.55856666.353664.36.36070587063736173708068808090789090100881001001159.597.51156.59.5110125107.5125125140122.5140140155137.5155160175157.5175180195167.5195200215197.521522024012.52172408.712.52502702472702803002773003203403173403603803573802.1.2B型密封

B型密封圈与A型的构造一样，只是在防尘圈底部和外外表增加一个金属骨架。由于金属骨架的关系，这类防尘圈只能压装在开口轴端。B型密封腔体用带金属骨架橡胶圈的尺寸系列见表29.8-11。表29.8-11B型密封尺寸系列〔摘自GB/T10708.3-1989〕〔mm〕dDL1d1D2Sl161454.6143.558166.61610188.6181222710.5224.37142412.524162614.526182816.528203018.530223220.532253523.535283826.5383242304236463446405038504555435550604860607058706373617370806880809078909010088100100115997.51156.59110125107.5125125140122.5140140155137.5155160175157.5175180195177.5195200215197.5215220240122172408.7122502702472702803002773003203403173403603803573802.1.3C型密封

C型密封是组合型防尘圈密封。其弹性密封件是由丁腈橡胶胶料模压而成。可用于长冲高速的条件下，能控制油膜。橡胶圈内部有一个高刚性的密封唇，能使活塞杆上粘结的尘土和冻霜刮去。外部还有一个弹性的密封唇，当活塞杆完全伸出时，它能将油膜刮至主密封旁边流走。为了防止压力在防尘圈和主密封之间升高，必须在它们之间安置一个排气孔。经历说明，带有这种装置不会有油从气孔中排出。

C型密封是一种有双向唇的橡胶圈，它适于安装在C型密封腔体内起防尘和辅助密封作用。表29.8-12为C型密封腔体用橡胶防尘密封圈的尺寸系列。防尘圈标记例如表29.8-12

C型密封型式的尺寸系列〔摘自GB/T10708.3－1989〕〔mm〕dDL2d1d2D3S1l11218410.511.2184.24142012.813.220182416.817.224222820.821.2282836526.527365.55364434.53544455343.544535666654.254.8666.86708068.268.8809010088.288.81001101258.5107.8108.41259.88.5140155137.8138.4155防尘密封沟槽型式、尺寸和公差

1〕A型液压缸活塞杆用防尘圈的沟槽型式、尺寸和公差见表29.8-13。

2〕B型液压缸活塞杆用防尘圈的沟槽型式、尺寸和公差见表29.8-14。

3〕C型液压缸活塞杆用防尘圈沟槽型式、尺寸和公差见表29.8-15。表29.8-13

A型液压缸活塞杆用防尘圈沟槽型式、尺寸和公差〔摘自GB/T6578-1986〕〔mm〕dSL1D1D2L2≤R1≤R2≤C≥根本尺寸极限偏差根本尺寸极限偏差根本尺寸极限偏差645+0.2014+0.110011.5+0.110080.30.5284516+0.110013.5+0.110080.30.52104518+0.110015.5+0.110080.30.52124520+0.110017.5+0.110080.30.52144522+0.130019.5+0.130080.30.52164524+0.130021.5+0.130080.30.52184526+0.130023.5+0.130080.30.52204528+0.130025.5+0.130080.30.52224530+0.130027.5+0.130080.30.52254533+0.160030.5+0.160080.30.52284536+0.160033.5+0.160080.30.52324540+0.160037.5+0.160080.30.52364544+0.160041.5+0.160080.30.52404548+0.160045.5+0.160080.30.52454553+0.190050.5+0.190080.30.52504558+0.190055.5+0.190080.30.525656.366+0.190063+0.1900100.40.52.5(60)56.370+0.190067+0.1900100.40.52.56356.373+0.190070+0.1900100.40.52.57056.380+0.190077+0.1900100.40.52.58056.390+0.220087+0.2200100.40.52.59056.3100+0.220097+0.2200100.40.52.51007.59.5+0.30115+0.2200110+0.2200140.60.541107.59.5125+0.2200120+0.2200140.60.541257.59.5140+0.2500135+0.2500140.60.541407.59.5155+0.2500150+0.2500140.60.541607.59.5175+0.2500170+0.2500140.60.541807.59.5195+0.2900190+0.2900140.60.542007.59.5215+0.2900210+0.2900140.60.542201012.5240+0.2900233.5+0.2900180.80.952501012.5270+0.3200263.5+0.3200180.80.952801012.5300+0.3200293.5+0.3200180.80.953201012.5340+0.3600333.5+0.3600180.80.953601012.5380+0.3600373.5+0.3600180.80.95

注：d〔60〕为非优先选用尺寸。表29.8-14B型液压缸活塞杆用防尘圈沟槽型式、尺寸和公差〔摘自GB/T6578-1986〕〔mm〕dSL1D1L2≤C≥根本尺寸极限偏差根本尺寸极限偏差645+0.5014+0.02708284516+0.027082104518+0.027082125722+0.0330112.5145724+0.0330112.5165726+0.0330112.5185728+0.0330112.5205730+0.0330112.5225732+0.0390112.5255735+0.0390112.5285738+0.0390112.5325742+0.0390112.5365746+0.0390112.5405750+0.0390112.5455755+0.0460112.5505760+0.0460112.5565766+0.0460112.5〔60〕5770+0.0460112.5635773+0.0460112.57057+0.5080+0.0460112.5805790+0.0540112.59057100+0.0540112.51007.59115+0.05401341107.59125+0.06301341257.59140+0.06301341407.59155+0.06301341607.59175+0.06301341807.59195+0.07201342007.59215+0.07201342201012240+0.07201652501012270+0.08101652801012300+0.08101653201012340+0.08901653601012380+0.0890165

注：d〔60〕为非优先选用尺寸。表29.8-15C型液压缸活塞杆用防尘圈沟槽型式、尺寸和公差〔摘自GB/T6578-1986〕〔mm〕dSL1D1D2L2≤R1≤C≥根本尺寸极限偏差根本尺寸极限偏差根本尺寸极限偏差634+0.2012+0.11008.5+0.090070.3283414+0.110010.5+0.110070.32103416+0.110012.5+0.110070.32123418+0.110014.5+0.110070.32143420+0.130016.5+0.110070.32163422+0.130018.5+0.130070.32183424+0.130020.5+0.130070.32203426+0.130022.5+0.130070.32223428+0.130024.5+0.130070.32254533+0.160028+0.130080.32.5284536+0.160031+0.160080.32.5324540+0.160035+0.160080.32.5364544+0.160039+0.160080.32.5404548+0.160043+0.160080.32.5454553+0.190048+0.190080.32.5504558+0.190053+0.190080.32.5565666+0.190059+0.19009.70.32.5〔60〕5670+0.190063+0.19009.70.32.5635673+0.190066+0.19009.70.32.5705680+0.190073+0.19009.70.32.5805690+0.220083+0.22009.70.32.59056100+0.220093+0.22009.70.32.51007.58.5+0.30115+0.2200104+0.2200130.441107.58.5125+0.2200114+0.2200130.441257.58.5140+0.2500129+0.2500130.441407.58.5155+0.2500144+0.2500130.441607.58.5175+0.2500164+0.2500130.441807.58.5195+0.2900184+0.2900130.442007.58.5215+0.2900204+0.2900130.442201011240+0.2900225+0.290016.50.552501011270+0.3200255+0.320016.50.552801011300+0.3200285+0.320016.50.553201011340+0.3600325+0.360016.50.553601011380+0.3600365+0.360016.50.55

注：d〔60〕为非优先选用尺寸。油封材料

鉴于油封处于大气和油的环境中，所以要求材料的耐油性、耐大气老化性能良好；同时它常遇灰尘、泥水，且有很高的转速，因此要求耐磨性和耐热性良好。*些特殊情况例如油封用来密封化学品时，则要求其材料应与介质相适应。

用作油封的橡胶主要是丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和聚氨醋橡胶，特殊情况用到硅橡胶、氟橡胶和聚四氟乙烯树脂。丁腈橡胶的耐油性能优异；聚氨酯橡胶的耐磨性能突出；而硅橡胶耐高、低温性能都很好；氟橡胶则较耐高温。它们对各种润滑油、液压油的适应性如表29.8-1。考虑周速及温度时对油封的选择可参考表29.8-2。表29.8-1

四种橡胶的耐介质性能丁腈橡胶丙烯酸酯橡胶硅橡胶氟橡胶ASTM1号润滑试验油优优优优ASTM2号润滑试验油优优优优ASTM3号润滑试验油优优优优ASTM4号润滑试验油良优可优燃料试验油

A优良可优燃料试验油

B优良可优SAE

20号优优良优SAE

30号优优优优SAE

90号优优优优发动机油优优优优主轴油优优良优机械油优优优优轻油优良可优透平油优优优优变压器油优优良优柴油优优优优电机油优优优优汽缸油优优优优汽缸变速器油良优良优极压润滑油良优可优GL-4齿轮机良优可优MIL-L2105B良优可优ML-L-5606优优良优MIL-L7808良良优优石油系液压油优优优优磷酸酯系液压油可可优优防护及润滑用特殊液压油500号可可优优防护及润滑用特殊液压油700号可可优优二脂系合成油良良优优制动器油良可可良动植物油优可优良汽油〔高辛烷值〕优良可良汽油优良可优灯油优良可优JP-4〔喷气机燃料〕优良可优稠结润滑脂优优优优底盘润滑脂优优优优纤维状润滑脂优优优优轴承润滑脂优优优优硅润滑脂良良优优合成油脂良良优优DC-200硅油优优优优苯可可可优煤油优可可优甲苯可可可优二甲苯可可可优氯乙烯可可可优三氯乙烯可可可优丙酮可可良可甲基乙基甲酮可可良可甲基异丁基甲酮可可良可四氯化碳优可可优丙烷优优良优丁烷优优良优醇类优可

良30%氨水优可

可浓石碱水优良

优乙二醇优良

优氟利昂-12优可

优水优可

优浓盐水优优

良耐酸性优良

可耐碱性良可

良

此外，油封还用到骨架材料和弹簧材料。前者常用一般冷压或热轧钢板、钢带，只有海水及腐蚀性介质才用不锈钢板；后者用一般弹簧钢丝、琴钢丝或不锈钢丝等。

油封胶种的选择，建议参见图29.8-3。图29.8-3

摩擦线速度、轴径的和转速关系图胶种代号：D——丁腈橡胶〔NBR〕

B——丙烯酸酯橡胶〔ACM〕F——氟橡胶〔FPM〕

G—硅橡胶〔MVQ〕油封的使用1油封的润滑与漏油

油封使用情况的好坏，大致可以用泄漏量是否在允许范围内、以及使用寿命的长短来衡量。由于油封的影响因素甚多，要作到绝对不漏是不可能的。为此各国对油封的允许泄漏量作了规定。假设实际泄漏量在此规定范围之内，就算密封情况良好，详见表29.8-3

油封常用的润滑方法有：表29.8-3

各国标准中规定的油封泄漏量国名标准泄漏允许量美国美国汽车协会标准SAEJ110a

美国军用标准MIL-S-45005A

汽车公司标准

建筑公司标准无规定

不超过0.5mL/24h

不超过110mL/24h

不超过0.5g/50h英