物体的相对运动分两大类：一类为直线运动，一类为旋转运动。其他形式的运动皆是这两种运动的合成。所谓旋转运动，即是物体围绕某点或某轴线作旋转运动。轴是位于滚动轴承内或位于轴套内作旋转运动。而液压马达则是利用有压流体的作用产生旋转运动，参与机械传动而做功，液压泵则利用旋转运动吸油或输油。这些旋转的液压马达或液压泵、或者其他的旋转机械，既要防止油液外流也要防止轴承的润滑脂在高温亦可能流出；另一方面也要防止外面的尘埃进入旋转体内，为防止油液或润滑脂流出，又要防止尘埃或杂物进入，就需设置密封装置，如图1所示。它就可以阻止轴承中融化的润滑脂流出，又可阻止尘埃及杂质侵入。这就是旋转密封，这种密封装置又称为油封。普通的油封密封压力为零或约为0.05MPa。高压油封的密封压力高达1～1.2MPa。有的旋转密封压力很高，可达几十兆帕，且密封速度可由每分钟零转速到数千转速，如合成橡胶密封可达1200m/min或更高。为适应各种不同工况的旋转密封，密封的结构多种多样，其使用的材料也是各不相同。

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1、骨架 2、油封 3、弹簧
图1 油封密封旋转轴的结构

　　旋转密封的作用原理及性能

　　(1)密封的作用原理

　　轴的旋转密封装置种类繁多、结构各异，以类似常见的图1中的密封件为例，其结构和常用技术术语如图2所示。它属于骨架油封，也是常使用的一种油封。这种油封与其他形式油封相比，其结构紧凑，由骨架与橡胶一次压制而成，常用于无压或压力很低的旋转密封，往往叫单体型。另外一种油封是把各部分做好后，装入外骨架即成。这样可以根据需要自由选择骨架与唇口的材料，组成所需的油封。特殊的油封、试制的油封、耐压油封常用此种形式，往往又称为组合密封。

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图2 骨架橡胶油封术语

　　一般像这种油封的内径略小于轴径，装配后就有一定的过盈量，唇口紧压轴外圆柱面上，唇口特窄，宽约为0.5mm或更窄。虽然它与圆柱面紧贴，因接触面窄，故它的摩擦力小于它外圆柱面与安装的孔内圆孔面之间的摩擦力，故轴旋转而油封不随轴旋转。有时为弥补单纯油封材质橡胶的收缩力不足，特在油封唇缘上方加装一个弹簧，加强对轴的抱紧力，克服轴在旋转状态下因振摆、跳动造成的间隙，易产生泄漏。而加箍紧弹簧之后，增强油封唇缘对轴的追随补偿性，确保油封对内封油液对外防尘作用。依图3.104所示，径向力的分不是平缓弧形，而呈峰值状态，尖峰越密密封效果越好。那么取唇口接触面宽度为0.1～0.2mm的环袋。事实上要取得良好密封效果，单纯考虑唇口接触宽度是不够的，而必须多方面考虑。首先是密封圈必须正确安装，切勿装反，油封侧的接触角α=40°～60°，空气边接触角β=20°～35°。弹簧中心相对密封唇口中心接触宽度典型值0.1～0.15mm。经500～1000h的跑合运转后，接触宽度增至0.2～0.3mm，在含粒性的介质中，接触宽度增至0.5～0.7mm，甚至更多。实际上在跑合过程中或运转过程中，唇缘与轴表面之间有一层油膜，这层油膜一方面起密封作用，另一方面还有润滑作用，否则0.1～0.15mm的唇尖易被磨损，而这油膜在密封上起关键作用。油膜存在及厚薄与很多因素有关，如与运动速度、油液黏度等有关。油膜太厚会破坏密封产生泄漏，若油膜太薄，则易损害润滑产生干摩擦。较理想的油膜厚度为2.5μm；该油膜厚度既具有密封能力，又避免干摩擦而能润滑。但油膜的厚度受密封唇、轴表面、介质、径向力(过盈)、运动情况等多因素的影响，最理想的情形是：油封密封副的滑移面始终保持临界状态，即保持临界油膜厚度。既然油膜厚度与多种因素有关，就以密封唇宽度而言，若介质的黏度、介质压力(无压密封、有压密封、高压密封)、运动情况不同，此时唇接触也会随着有关因素变化而有可能形成合理的油膜厚度，如图3.105所示。带弹簧圈加载唇型密封的唇口接触压力为0.2～0.4N/mm，它适应密封介质压力≤0.1MPa时，带弹簧加载唇型密封的接触宽度约为1mm，而无弹簧唇型密封接触宽度约为0.5mm，填充PTFE唇型密封，未加压时，唇口缘部接触压力为0.6～1.2N/mm，在150℃时，其接触压力为初始值的40%～50%。为加压时，其唇口接触宽度约0.5mm；在介质压力为1Mpa时，其唇口接触宽度为1.5mm。这说明唇口接触宽度不但与上面谈到的那些因素有关，而且与材料也有一定的关系，但与介质压力关系是唇口接触宽度随介质压力升高而增宽。考虑到油膜、介质压力、密封件材质、运动情况、介质黏度等综合因素，油封的唇口与轴外圆柱面接触宽度可能为0.5～1.5mm宽度为宜，保持油膜存在，即保证了润滑与密封的功效，也就保证了油封的密封和防尘埃的作用。

　　(2)旋转密封装置的性能

　　①密封性良好。选择或设计得当，则可达无泄漏甚至接近零泄漏，并能防止任何尘埃杂志或水等进入。

　　②工作压力：p=0～0.05MPa，无压油封或一般油封；p=0.05～0.5MPa,油压油封；p=0.5～1.2MPa，耐压油封；p=0～30MPa，特殊旋转密封装置。耐压范围 见表1。

　　③工作温度：t=35～100℃，t=-40～204℃，适宜工作温度范围取决于密封装置材料。

　　④工作介质：液压油、液压液、润滑脂、水等，取决于密封装置的材料。

　　⑤内外都能密封，且密封可靠，取决于密封装置的结构及形状等。

　　⑥有润滑脂(或润滑油)，故摩擦力低。启动平稳，无粘滞现象。

　　⑦耐磨性强，尺寸稳定，寿命长。

　　a.短寿命油封：使用寿命在100h，因设计、材料、轴加工等不妥造成。

　　b.中寿命油封：使用寿命在400～600h，当使用条件恶劣时，工作约500h后失效。

　　c.长寿命油封：使用寿命超过1000h，大都因材质老化而导致失效。

　　(3)延长油封使用寿命，应注意若干事项

　　①防止轴端面振动，与轴偏心而使油封受损。

　　②润滑适当。

　　③轴加工精度高，位置精度合适，表面粗糙度合适，总之轴的质量符合要求。

　　④轴与油封之间不可有灰尘、杂物、沙粒等。

　　⑤避免工作条件达到材料的临界条件。

　　⑥装配应细心，尤其告诉旋转，全部符合装配技术要求。

　　装配时：唇口涂油，轴上不可有毛刺、缺口、划痕，轴及孔端均应倒角或倒圆，越过槽安装油封时，必须使用薄衬，其孔的加工精度、表面粗糙度、几何 位置精度等合乎要求。压机的压头或工具应平整，但决不可用木锤直接敲打油封；油封在半径方向偏位不得超过0.25mm，油封端面应与孔垂直。压机的压头或 工具不能比孔径小0.25mm以上，只准压油封的外圆部分，不准压骨架内部和其他部位，油封固定在孔内，必须严格控制孔的内径公差。

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