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旋轉(zhuǎn)軸動密封的工作原理及維護(hù)技巧

2013-09-05

黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院　徐軍
　　為了防止機(jī)械設(shè)備箱體內(nèi)的油液往外泄漏和外部雜質(zhì)侵入箱體內(nèi)，在農(nóng)機(jī)上廣泛使用油封對旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行動密封，這種動密封件包括橡膠油封和O型密封圈兩類，其中橡膠油封由耐油橡膠、鋼皮骨架以及螺旋彈簧等3部分組成。
　　1　旋轉(zhuǎn)軸動密封的工作原理
　　所謂“動密封”，是指在傳動軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，阻止箱體內(nèi)外油液溝通的效果。油封動密封的原理是：在自由狀態(tài)下，油封唇口的內(nèi)徑比軸頸的外徑小，即使無彈簧收緊，也對軸頸外表面形成一定的徑向壓力。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，在油封唇口與軸頸之間形成一條0.3～0.5mm寬的密封帶，在該環(huán)形密封帶內(nèi)保持一層厚約0.003mm的油膜。這層油膜使油封唇口與軸頸表面之間在接近“液體摩擦”的條件下工作，起到潤滑軸頸、減少油封唇口磨損的作用。唇口與軸頸之間保持薄而均勻的油膜，是油封工作的Z佳狀態(tài)。在這種情況下，會有極微量的油液滲出，使唇口外側(cè)的軸頸濕潤，這雖然在外觀上會染塵，但卻是油封工作良好的標(biāo)志，不可視為故障。
　　隨著油封唇口的磨損，其內(nèi)徑變得比軸頸的外徑大，靠自緊彈簧的彈力不足以對軸頸表面形成一定的壓力，此時油膜厚度增加，油液的滲漏量會逐漸增多，Z終造成密封失效。
　　2　油封的分類
　　橡膠油封有低速型油封和高速型油封之分。低速型油封適用于線速度v≤6m/s的旋轉(zhuǎn)軸，高速型油封適用于線速度v=4～12m/s的旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)軸的線速度可以用以下的公式計算：
　　v=πDn/60×1000（m/s）
　　式中　D—軸頸的外徑（mm）；
　　　　　n—旋轉(zhuǎn)軸的Z高工作轉(zhuǎn)速（r/min）。
　　例如，曲軸的Z高工作轉(zhuǎn)速為2800r/min，前軸頸的外徑為62mm，那么前軸頸的線速度為：
　　v=3.14×62×2800/60×1000=9.085m/s
　　通過上述計算，可以得出結(jié)論：曲軸前端油封應(yīng)當(dāng)采用高速型橡膠骨架油封。
　　3　動密封的維護(hù)技巧
　　在維修實踐中發(fā)現(xiàn)，油封的使用壽命有長有短，懸殊很大。有的油封可以達(dá)到2個大修周期，有的則工作時間很短，甚至一開始工作就漏油。對于失去作用的油封，尤其是早期失效的油封，不能只是簡單地更換了事，應(yīng)當(dāng)追究油封失效的真正原因，以便采取有的放矢的修理措施。
　　（1）加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，使箱體內(nèi)的壓力或溫度不致過高。在一般情況下，油封能夠承受1kg/cm2的壓力。如果箱體內(nèi)的氣體壓力過高，超過了油封的承壓能力，泄漏將難以避免。以發(fā)動機(jī)曲軸箱為例，如果曲軸箱的通風(fēng)系統(tǒng)（PVC）工作不良，變速器和后橋的通氣孔堵塞，燃油泵泵體內(nèi)燃油泄漏嚴(yán)重，都可能導(dǎo)致相應(yīng)的油封漏油。
　　（2）保證旋轉(zhuǎn)軸軸頸表面的粗糙度和光潔度合格。軸頸的粗糙度Ra應(yīng)當(dāng)不高于0.4～0.8μm，如果軸頸表面太粗糙，油封的唇口很容易被磨壞。
　　（3）防止油封與旋轉(zhuǎn)軸不同心。這種不同心會造成油封唇口的徑向壓力分布不均勻。另外，如果旋轉(zhuǎn)軸的軸承松曠，將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸的軸頸偏心，使油封唇口邊緣圓周承受的負(fù)荷差異很大，會造成油封早期磨損。以曲軸前油封為例，其基座位于發(fā)動機(jī)的定時齒輪室蓋，如果定時齒輪室蓋缺乏定位裝置，在定時齒輪室蓋與氣缸體扣合后，就可能造成油封與曲軸前軸頸中心線形成較大的不重合偏差。
　　（4）正確安裝油封。一是油封裝入油封座時，不能強(qiáng)行硬敲，需要使用合適的壓具，均勻地壓入，防止油封在基座內(nèi)歪斜，或者油封的鋼骨架變形。二是在安裝時，要用塑料布包住旋轉(zhuǎn)軸的花鍵或軸頸的倒角，也可以用紙卷成一個圓錐形，然后插入油封孔中，待軸頸的倒角和花鍵部分在紙板的隔離下通過了油封唇口，再把紙板小心抽出來。有的轉(zhuǎn)向器垂臂軸處的油封發(fā)生早期漏油，往往就是在安裝垂臂軸時，軸端的三角形鍵齒把油封的唇口劃破了引起的。Z好在安裝之前，就對軸頸上的毛刺、銳邊、銹斑、傷痕等進(jìn)行打磨和清理。三要防止漏裝油封的自緊彈簧，特別要防止半軸油封和曲軸后油封的彈簧脫出。四要注意骨架橡膠油封的安裝方向性，使油封唇口在承受壓力的情況下，唇口能夠收緊而不是呈現(xiàn)脹開狀態(tài)。
　　（5）合理選擇油封。既要保證油封的尺寸符合要求，又要保證油封的型號正確。如果以低速型油封代替高速型油封，其使用壽命會大大縮短。
　　（6）要創(chuàng)造初始潤滑條件。就是在安裝油封時，應(yīng)當(dāng)在油封的唇口或者在軸頸上涂抹潤滑油，這樣在旋轉(zhuǎn)軸Z初運(yùn)轉(zhuǎn)瞬間，油封唇口與軸頸的接觸面上存在潤滑油。如果沒有這種Z初的潤滑油膜，在油封剛開始工作時，就會因為干摩擦而發(fā)熱，甚至造成油封唇口橡膠與軸頸發(fā)生粘連。
　　（7）妥善保管油封。油封配件應(yīng)當(dāng)平放，不能經(jīng)受重壓，不要被太陽照射，以防止油封老化或者變形。對存放時間過久的油封，應(yīng)當(dāng)棄用。
來源：《農(nóng)機(jī)使用與維修》2011年第2期