提高旋转轴油封密封性能的方法.doc

张建 张建斌等．提高旋转轴油封密封性能的方法 125 提高旋转轴油封密封性能的方法 张建斌，都华兴，姜敏 (湖北工学院化工幕．武汉430068) 摘要：从配台荆、配方设计、结构设计等角度讨论了提高旋转轴油封密封性能的方珐。重点介绍丁油封唇 都材料选用、提高硫化瞳耐摩撼性能、油封动态力学结构设计的方法。 关-!晕逝封，密封性能。流体动力学结构㈣ 橡胶旋转轴油封的结构简单、紧凑，价格低 的方法。 廉，密封性好，具有随动性，能补偿轴与孔的不 同轴度及轴的椭圆度而不形成间隙．对被密封 1油封生胶的选择 部件的加工精度也不像机械端面密封要求的那 作为油封胶体部分的主体材料，必须具备 样高，因此旋转轴油封在工业领域广泛应用。 耐油性。目前常用的耐油橡胶有NBR、丙烯酸 但由于旋转轴油封必须承受苛刻的动态条件、 酯橡胶(ACM)、硅檬胶、氟橡胶(FKM)等。这 高温及化学作用．因此其密封效果不尽完美。 些胶种具有不同的特性，如表1所示，配方设计 为此．我们在充分考虑使用环境的条件下，进一 者可以根据油封的使用环境要求选用合适的胶 步探讨了提高旋转轴油封(简称油封)密封性能 种 。 衰1 4种糠胶的性能对比 NBR 一40～+120 耐矿物油性、耐磨性和综合性能好 耐化学药品性和耐侯性差 ACM 一20～十150 耐油性好 强度低 硅橡腔 一100～+250 耐寒性、耐候性、耐压变性、卫生性、回弹性和电绝缘性好 强度低．耐油性和遗过性差 些坚 ：竺=：!婴 塑!壁2堡些塑堕垡兰堕曼丝堑 塑墨丝差：垃登壹 随着汽车向高性能化发展，要求油封的耐 在选择油封的主体材料时，不仅要考虑橡 热性越来越高。一般而言，在发动机中的油封 胶的耐油性，还要考虑橡胶对润滑油中的各种 工作温度最高，其主体材料宜选用FKM或硅 添加剂的抗耐性。这是因为添加荆对油封使用 橡胶；在变速箱中的油封主体材料宜选用 寿命有影响．而且同一添加剂对不同胶种的油 ACM；在其它基础部件中的油封主体材料宜选 封影响不同。润滑油中添加剂的种类是由润滑 用NBR。 油制造商决定的，他们在选择添加剂时主要考 近年来。新胶种如氟硅橡胶和氢化丁腈橡 虑的是润滑油自身的性能以及其对机械设备的 胶(HNBR)在油封中的应用发展很快，但由于 作用．而很少顾及其对油封的影响。因此在进 还存在多种缺陷，这些新胶种还不能广泛地应 行油封主体材料选择和配方设计前，必须对油 用于油封中。如与NBR相比，HNBR的耐热 封所受耐的油的成分充分了解。润滑油中不同 性和耐臭氧性极好．拉伸强度、抗撕裂性和耐磨 添加剂对不同胶种油封使用寿命的影响见表 性较高，且在热油老化和热空气老化之后仍保 2。 持较好的物理性能；但HNBR的摩擦生热较 大，动态使用时只能耐120(2左右的温度，因此 2提高油封的耐磨性 HNBR目前还不能作为动态油封的主体材料。 最大限度地改善油封的耐磨性是油封配方 t26 t26 2001年全国橡胶制品技术研讨会论文集 衰2润滑油中添加剂对不同肢种 表3滑动性填充荆的分类与名称 油封使用寿命的髟响 类型 名称 润滑类 层状结晶物质 石墨、二硫化钼、二硫化鹤、六方晶系氮化 硼、滑石粉、云母、Ne-月桂酰．L艟氨酸 耐热结晶聚台物四氟化树酯(相对分子质量低)、芳族聚醇 其它 一氯化铅、氟化钙、氟化石墨、氟蜡 耐磨类 短纤堆 碳鲆维 粒子状物 二氧化硅、树脂碳化物 其它 云母、炭黑 注：播加剂对油封使用寿命的影响：o无影响；△蟛晌小； ●影响大。试验条件：NBR 120℃x 70 h}ACM 150℃× 衰4 NISR油封橡胶衰面卤化后的●攘特性 70 h{硅擞腔150℃×70 h；FKM 170℃×70 h。 设计的重要原则。但是这一原则在实践中却经 常被忽视，国内的一些企业甚至是知名企业在 进行油封配方设计时都未进行油封的耐磨性试 验。油封在实际工作中，例如汽车发动机曲轴 注：所用NBR的牌号为CKH．40。试验参数：摩擦建度 t r正常负荷0．2 lVttPa。 和分配轴油封启动时，发动机油从油箱到油封 1．5 ms 摩擦区并充满间隙需要2～5 s．因而油封在启 的摩擦特性比溴化更有效。 动时是在“干”摩擦作用下工作的，启动摩擦力 NBR油封橡胶表面溴化后。未填充橡胶的 大。因此，轴的多次启动一停止对油封材料的耐 部位微观硬度增长4～7个单位，而填充橡胶的 磨性是一种考验 2。 部位微观硬度则增长2～4个单位，同时橡胶的 2．1在油封胶料中添加滑动性姨充剂 弹性也有所改变，因此在油封设计时要利用结 为了提高油封耐磨性，可以通过在胶料中 构参数加以调整。表面卤化有助于延迟橡胶老 加入适当的固体或液体抗磨