曲轴油封概述-论文.doc

一种新型的低摩擦油封 摘要：本文介绍了目前汽车发动机油封的种类、作用、结构和性能，主要包含以低摩擦扭矩为切入点介绍了一种新型的低摩擦油封的设计、结构、作用。通过静态泄漏率、动态耐久、低温密封、低摩擦性能、油封安装等方面的试验与其他种类的油封进行对比，介绍了新型易安装低摩擦油封在发动机中的优势。 关键词：低摩擦，油封，低摩擦扭矩，易 随着汽车技术的发展和排放要求的提高，对于越来越多的汽车零件，降低工作中所产生的摩擦扭矩日益成为节能减排和提高燃油经济性的重要促进因素。目前在市面出现一款新型的低摩擦油封，其低扭矩性能相比市面上大范围运用的弹簧油封和PTFE油封有着大幅的提高，而且相比其它油封的缺点此种新型低摩擦油封进行了很好的优化设计。与传统的弹簧油封相比，摩擦扭矩降低了50%，对于PTFE油封相比，摩擦扭矩更是有大幅降低。这款油封不仅减小径向的截面尺寸、使结构更紧凑，而且材料兼容各种油品，满足高转速高温的要求。 骨架油封是油封的典型代表，一般说的油封即指的是骨架油封。油封的作用一般就是将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。骨架就如同混凝土构件里面的钢筋，起到加强的作用，并使油封能保持形状及张力。 纵观近代动态骨架油封的发展历史，经历了以下历程：弹簧油封，PTFE(聚四氟乙烯)油封，低摩擦油封。 图1 弹簧油封 图2 聚四氟乙烯油封 弹簧油封（图1）主要靠主密封唇进行密封，通过弹簧的夹紧力以及油封旋转时产生的油膜起到密封作用，主密封唇下部的回油线也能很好的把泄漏出来的机油泵回。此油封的优点是静态密封效果卓越，但是动态密封效果一般。主密封唇会随着使用的时间逐渐磨损，从而影响油封的密封性能。油封密封唇的材料也多种多样，有丁腈橡胶，氢化丁腈，丙烯酸酯乙烯丙烯酸酯 PTFE（聚四氟乙烯，也称特氟龙）油封（图2）主要靠主密封唇进行密封，通过PTFE材料上加工出的螺旋型泵油线进行密封，通过PTFE材料本身以及设计产生的抱紧力起到密封作用。此油封的优点是动态密封效果优异，但是静态密封效果一般。由于PTFE的摩擦系数相当小，所以轴在工作时对于PTFE材料产生的磨损并不大，但是由于抱轴力和接触面积的影响，油封产生的摩擦扭矩比较大。此油封密封唇材料为聚四氟乙烯，此材料的耐油，耐温性能优越于各类橡胶。此油封的结合有两种形式，一种为金属冲压式，一般以内外骨架冲压的形式把PTFE密封唇和PTFE防尘唇结合在一起（图3）。另一种结合形式为橡胶模压（图4），一般以乙烯丙烯酸酯 图3 金属连接式油封 图4橡胶模压油封 PTFE的失效形式基本原因由灰尘侵入为主，所以防尘的设计尤为重要，市面上有无纺布防尘的设计（图5）也有用金属轴套的防尘设计(图6)。对于无纺布的防尘设计来说，此设计对灰尘的防止有很好的作用，但是对于泥浆的防御却效果一般。对于金属轴套的防尘设计来说，既降低了工作轴的加工要求，又提供了迷宫式的防尘方式，对于灰尘和泥浆都有着很好的防御作用，而且有利于产品的安装。唯一的缺点就是价格略贵且对安装空间有要求。 图5 无纺布防尘 图6 金属轴套防尘 随着发动机对于节能减排和燃油经济性要求的日益增强，这对于油封产品也带来了机遇和挑战。为了降低油封工作中所带来的摩擦损失，各大油封供应商都开始开发低摩擦油封。目前市面上的低摩擦油封主要采用类似PTFE形式的设计，使用ACM和FKM材料，通过一定的设计使橡胶成型的密封唇既产生一定的泵油功能又带来比较小的磨损损失（图7）。 图7 类似PTFE唇形结构的油封 2. 新型的低摩擦油封 目前出现一种新型的低摩擦油封，此油封结构参见见图9、图10。 图9 低摩擦油封结构 图10 油封骨架形式 此油封的外径密封采用橡胶材料，结合简化的骨架设计，可以节省油封的使用空间。外径密封也可以结合使用其它的形式，如全露、半露骨架（图9，图10(a)(b)(c)）。双支点的截面设计可以保证即使在轴的偏心和跳动都比较大的情况下，密封唇都能与轴保持一致的接触，油封与轴的接触压力也能保持稳定（图9），从而达到抱紧力和低摩擦的平衡。特殊设计的与油