如何实现唇形油封的可靠装配

2021-09-10刘伟

内燃机与配件 2021年6期

刘伟

摘要：唇形油封的泄露是影响机器设备正常工作的质量问题之一，而此类封件泄露的主要原因是油封储存、取用、安装不当，本文通过分析唇形油封的结构和使用场合，从零部件储存、装配过程控制以及安装工装设计等方面阐述唇形油封装配过程中应该注意的事项，对工业生产中油封装配具有指导意义。

Abstract： Lip oil seal leakage is one of the quality problems that affect machine equipment to work normally， and the sealing piece is the main reason of the leaking oil seal storage and access， improper installation， this article through the analysis of the structure and using situation of lip seal， from the spare parts storage， assembly process control and installation tooling design aspects in this paper， the lip seal assembly process should pay attention to matters， oil seal assembly has a guiding significance for industrial production.

关键词：唇形油封;储存;过程控制;工装设计

Key words： lip oil seal;storage;process control;equipment design

中图分类号：U472.41 文献标识码：A 文章編号：1674-957X（2021）06-0157-02

0 引言

油封泄露问题是困扰整机生产厂家的重要质量问题，泄露不仅会造成整机的故障停机，影响用户的正常生产，给用户造成经济损失;还会缩短整机的使用寿命，严重影响厂家的质量信誉。因此，对于整机生产厂家来说，减少油封泄露问题的发生具有重要意义。

1 唇形油封概述

唇形油封一般由金属骨架、密封橡胶、紧箍弹簧三部分组成。金属骨架主要起支撑作用，保证油封工作时的正常形态。如图1所示。

密封橡胶有不同的配方，通常由皮革、橡胶、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚酰亚胺等按照一定的组份组成，不同配方的橡胶适合不同的工作场合，每个厂家的配方也不相同。密封橡胶包裹着金属骨架，外层与孔配合，内圈与轴配合处形成唇口，唇口外侧通常有副唇，副唇主要阻止外部大颗粒物进入系统内部，防止破坏唇口工作环境，唇口与轴紧密贴合，防止系统内部油液泄露。

紧箍弹簧提供了一个合适的弹力，保证唇口与轴始终紧密贴合。

2 唇形油封的使用场合和密封机理

唇形油封是工业生产中广泛使用的密封元件，具有结构简单、紧凑、价格低廉、密封性好、随动性优良等优点，常被安装在输入轴、输出轴、曲轴等的外侧，当轴转动时能够实现动态密封。

它的密封机理是：油封唇部和轴之间的接触表面上同时并存干摩擦、边界润滑和流体润滑三种情况，并不断交替产生。干摩擦产生磨损，流体润滑产生泄漏，在边界润滑下，油封唇部与轴的界面之间形成一层稳定的流体动压油膜，油膜厚度一般小于1μm，这层油膜除用作润滑之外，还起密封作用。油膜太厚，流体就会泄漏;油膜太薄，就不能形成流体润滑膜，唇部就会磨损。因此，为了获得良好的密封性能和比较长的工作寿命，就要求人们在结构设计、橡胶配方设计和安装使用上都要为形成薄而稳定的边界润滑油膜提供条件。

结构设计、橡胶配方设计是油封生产厂家设计人员研究的方向，接下来我们阐述一下要实现油封的可靠装配，在储存、取用、安装三个方面应该注意的问题。

3 如何实现唇形油封的可靠装配

要实现油封的可靠装配，就要保证在油封唇口和轴之间形成一层可靠的油膜，我们可以从油封及配合零部件的储存、油封的安装过程控制、油封安装工装的设计三个方面来考虑。

3.1 油封及配合零部件的储存

油封是一种精密的配合元件，因此在存放时一定要带原包装储存，无包装的油封要存放在封闭、带盖的物料盒内，不可将油封直接暴露在空气中，避免外部灰尘落在油封上，影响油封正常使用;与油封配合的轴要清洗干净，保证清洁度，同时整齐摆放，不可堆叠，以免磕碰产生毛刺，破坏唇口。

油封的主要密封材料为橡胶，在存放时要注意不要将油封放在阳光直射和高温的地方，避免造成油封密封橡胶的老化。

油封紧箍弹簧镶嵌在密封橡胶的槽内，是可以活动的，因此存放和运输时要注意不得造成弹簧脱落。

3.2 油封安装过程控制

油封安装过程可分为安装前、安装中、安装后三部分。

安装前要注意对油封进行目视检查，检查油封是否变形、唇口是否损坏，检查轴上与油封配合部位、倒角处是否有磕碰;检查箱体上与油封配合的孔倒角是否有磕碰。安装时要手拿油封外径，注意不要用手拿油封唇口处，手上有汗液时要注意将汗液擦净后再碰触油封。油封安装到孔内时要先用无绒布将孔擦拭干净，在孔内涂抹适量润滑剂。然后选用正确、合适的压装工装，压装时尽量使用压力机，保证提供持续稳定的压入力。油封装到轴上时要注意不可直接装配，要将油封旋转、平行装到轴上，必要时可以在唇口处或轴与唇口配合处涂抹适量润滑油（量不可过多，不可成股流下，避免造成假漏），以保护油封唇口。安装完成后要注意检查油封是否有损伤，唇口是否破坏，装配完工件如果还需要做后期喷漆处理，要注意对油封做必要的防护。合理存放油封压装工装，不可将工装直接放置在坚硬金属表面，可以在桌子上放一层柔软有弹性的聚乙烯和尼龙，或者将工装悬挂放置。用完的工装要及时用无绒布擦拭干净，工装要定期检查，出现问题及时修理或更换。

3.3 压装工装的设计

压装工装设计合理与否将直接关系到油封的装配质量，因此我们必须为油封压装设计合理的工装，在设计压装工装时要注意以下几点：（如图2所示）

①压装工装的压装部分直径要大于油封配合孔直径，避免工装深入孔内，将油封压装到孔最底部，造成过度压装，将油封压坏（如图2中1、4）。

②导向部分要有适当锥度，以保证油封可以安全的装到工装上（如图2中3）。

③油封唇口与工装导向部分要过盈配合，保证油封在工装上始终是居中放置（如图2中2）当然，设计合理的压装工装还必须能够保证油封压装过程中不被压偏，在设计工装时还要给工装添加导向结构。导向结构一般包括导向柱和底座，导向柱与底座的孔要精密配合，底座上的孔与凸台要有必要的同轴度要求。

综上所述，工装设计要注意如图3所示的几点。

唇形油封在汽车、工程机械、变速箱、减速机等领域应用广泛，油封问题导致的泄露故障非常常见，是影响产品质量的大问题。维修人员在对设备进行泄露维修、车间工艺人员在分析油封泄露故障的原因时都可以以本文为参考，从油封储存、取用、安装及安装工装等方面进行考虑，注意关注与唇形油封相关的各个环节，做到有记录、可追溯，实现唇形油封的可靠装配，确保设备的持续、稳定、可靠工作。

参考文献：

[1]温智炜，闫素英，苏世良，等.基于流固耦合的旋转轴唇型油封流场特性及泵汲率研究[J].流体机械，2020，048（004）：6-11.

[2]甘屹，刘胜，张劲枫.旋转轴唇形密封圈的建模与仿真研究[J].润滑与密封，2017（6）.

[3]冯越.全回转推进器唇形油封动密封性研究及装配参数优化[D].2017.

[4]高福年.旋转轴唇形橡胶密封圈（骨架油封）的质量控制和性能试验[C]//全国橡胶产品性能评价技术研讨会.中国化工学会，2002.

[5]王忠海.复杂工况下后桥几何变形精确预测技术研究[D].河北：河北大学，2016.

[6]高鑑明，马小维，韩悦琴，等.高性能汽车油封（座孔式油封）[Z].青岛基珀密封工业有限公司，青岛科技大学，2005.

[7]陈忠，许培元，胡林勇，等.自动变速箱油泵制造关键技术与装备及产业化[Z].宁波圣龙汽车动力系统股份有限公司，2013.

[8]于长鑫，韩超，徐淑萍，等.高端商用车轮毂轴承关键技术研究与应用[Z].瓦房店轴承集团有限责任公司，2014.

[9]陈海，蒋碌权，严旭东，等.高性能中高端商务车后驱动桥总成[Z].四川建安工业有限责任公司，2017.

[10]蒲斌，王洪健，宋连刚，等.成品油管线的发球筒快开盲板唇形密封结构优化[J].油氣田地面工程，2020，39（7）：57-61.

[11]M.INOUE，Y.KASAI，F.XU，et al.低摩擦轴向唇形油封的开发[J].汽车与新动力，2020（5）：42-44.