1. 旋转轴动密封的工作原理
所谓“动密封”,是指在传动轴旋转的状态下,阻止箱体内外油液沟通的效果。油封动密封的原理是: 在自由状态下,油封唇口的内径比轴颈的外径小,即使无弹簧收紧,也对轴颈外表面形成一定的径向压力。当轴旋转时,在油封唇口与轴颈之间形成一条 0. 3 ~ 0. 5 mm宽的密封带,在该环形密封带内保持一层厚约0. 003 mm的油膜。这层油膜使油封唇口与轴颈表面之间在接近“液体摩擦”的条件下工作,起到润滑轴颈、减少油封唇口磨损的作用。唇口与轴颈之间保持薄而均匀的油膜,是油封工作的最佳状态。在这种情况下,会有极微量的油液渗出,使唇口外侧的轴颈湿润,这虽然在外观上会染尘,但却是油封工作良好的标志,不可视为故障。
随着油封唇口的磨损,其内径变得比轴颈的外径大,靠自紧弹簧的弹力不足以对轴颈表面形成一定的压力,此时油膜厚度增加,油液的渗漏量会逐渐增多,最终造成密封失效。
2. 油封的分类
橡胶油封有低速型油封和高速型油封之分。低速型油封适用于线速度 v≤6 m/s的旋转轴,高速型油封适用于线速度 v =4 ~12 m/s的旋转轴。旋转轴的线速度可以用以下的公式计算:v = πDn /60 × 1000( m / s)式中 D—轴颈的外径( mm) ;n—旋转轴的最高工作转速( r / min) 。例如,曲轴的最高工作转速为 2800 r/min,前轴颈的外径为 62 mm,那么前轴颈的线速度为v = 3. 14 × 62 × 2800 /60 × 1000 = 9. 085 m / s通过上述计算,可以得出结论: 曲轴前端油封应当采用高速型橡胶骨架油封。
3. 动密封的维护技巧
在维修实践中发现,油封的使用寿命有长有短,悬殊很大。有的油封可以达到 2 个大修周期,有的则工作时间很短,甚至一开始工作就漏油。对于失去作用的油封,尤其是早期失效的油封,不能只是简单地更换了事,应当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) 加强维护保养,使箱体内的压力或温度不致过高。在一般情况下,油封能够承受1 kg/cm2的压力。如果箱体内的气体压力过高,超过了油封的承压能力,泄漏将难以避免。以发动机曲轴箱为例,如果曲轴箱的通风系统( PVC) 工作不良,变速器和后桥的通气孔堵塞,燃油泵泵体内燃油泄漏严重,都可能导致相应的油封漏油。
( 2) 保证旋转轴轴颈表面的粗糙度和光洁度合格。轴颈的粗糙度 Ra 应当不高于 0. 4 ~0. 8 μm,如果轴颈表面太粗糙,油封的唇口很容易被磨坏。
( 3) 防止油封与旋转轴不同心。这种不同心会造成油封唇口的径向压力分布不均匀。另外,如果旋转轴的轴承松旷,将导致旋转轴的轴颈偏心,使油封唇口边缘圆周承受的负荷差异很大,会造成油封早期磨损。以曲轴前油封为例,其基座位于发动机的定时齿轮室盖,如果定时齿轮室盖缺乏定位装置,在定时齿轮室盖与气缸体扣合后,就可能造成油封与曲轴前轴颈中心线形成较大的不重合偏差。
( 4) 正确安装油封。一是油封装入油封座时,不能强行硬敲,需要使用合适的压具,均匀地压入,防止油封在基座内歪斜,或者油封的钢骨架变形。二是在安装时,要用塑料布包住旋转轴的花键或轴颈的倒角,也可以用纸卷成一个圆锥形,然后插入油封孔中,待轴颈的倒角和花键部分在纸板的隔离下通过了油封唇口,再把纸板小心抽出来。有的转向器垂臂轴处的油封发生早期漏油,往往就是在安装垂臂轴时,轴端的三角形键齿把油封的唇口划破了引起的。最好在安装之前,就对轴颈上的毛刺、锐边、锈斑、伤痕等进行打磨和清理。三要防止漏装油封的自紧弹簧,特别要防止半轴油封和曲轴后油封的弹簧脱出。四要注意骨架橡胶油封的安装方向性,使油封唇口在承受压力的情况下,唇口能够收紧而不是呈现胀开状态。
( 5) 合理选择油封。既要保证油封的尺寸符合要求,又要保证油封的型号正确。如果以低速型油封代替高速型油封,其使用寿命会大大缩短。
( 6) 要创造初始润滑条件。就是在安装油封时,应当在油封的唇口或者在轴颈上涂抹润滑油,这样在旋转轴最初运转瞬间,油封唇口与轴颈的接触面上存在润滑油。如果没有这种最初的润滑油膜,在油封刚开始工作时,就会因为干摩擦而发热,甚至造成油封唇口橡胶与轴颈发生粘连。
( 7) 妥善保管油封。油封配件应当平放,不能经受重压,不要被太阳照射,以防止油封老化或者变形。对存放时间过久的油封,应当弃用。