旋轉軸唇形密封圈通常稱為油封，廣泛應用于工程機械變速箱、驅動器等部位，如變速箱前后驅動軸、驅動器主減速器、輪邊等，其功能是將油腔與外界隔離，內部密封油，外部防塵。目前，我國廣泛使用的旋轉軸唇形密封圈油封結構類型較多，其基本結構包括橡膠密封部分、金屬骨架或金屬外殼和金屬彈簧。

一、油封的密封原理

油封的密封是由柔性密封元件（皮革、橡膠、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚酰亞胺等）與旋轉軸之間的過渡配合形成的。其密封機制是：油封唇與軸接觸表面同時共存干摩擦、邊界潤滑和液體潤化，并不斷更換。干摩擦損壞，液體潤化泄漏。在邊界潤滑下，油封唇與軸頁之間形成穩定的液體動壓油膜，油膜厚度約為0025mm；這種油膜不僅用于潤滑，還用于密封。如果油膜太厚，液體會泄漏；如果油膜太薄，就不能形成液體潤滑膜，嘴唇就會受損。因此，為了獲得良好的密封性能和較長的工作壽命，人們需要為結構設計、橡膠配方設計和安裝應用中產生薄而穩定的邊界潤滑膜提供條件。其中，在結構設計、安裝應用方面，我國常見油封的條件非常嚴格，為頻繁發生泄漏故障埋下隱患。

二、目前油封存在的問題

1. 在結構設計中，由于大量油封與旋轉軸密封直接過渡，實現動態密封，對旋轉軸的偏心度、尺寸偏差、不圓度、表面粗糙度有非常明確的規定：
   • 軸偏心度、偏心度尺寸直接關系到油封嘴唇接觸應力的分布，一般要求為0.3mm（軸徑為50～80mmｍ，油封角速度為10～15m/s）然而，在許多情況下，這是非常困難的。例如，主減速器油封密封的裝配技術要求：輸入法蘭中心線對油封座孔中心線的偏心小于0.1mm。但由于座孔中心線取決于軸承座和支架止口的中心位置，輸入法蘭中心線取決于花鍵與主動螺旋錐齒輪的中心位置，兩條中心線的偏移難以控制在0.1mm范圍內。
   • 軸尺寸偏差：只有準確選擇軸尺寸偏差，才能獲得良好的密封效果。軸太大會增加嘴唇的接觸負荷，而軸太小會使嘴唇接觸表面的密封壓力不夠。過大的壓力會導致過早的密封故障，而過小的接觸應力會導致泄漏。
   • 軸不圓度：軸不圓度可能使彈性體密封唇根據軸不規則運動而變形或失去彈性，造成疲勞損傷。
   • 軸表面粗糙度一般規定為Ra1、6～3、2um，表面過于光滑，不利于產生和維持油膜，密封環干摩擦，造成泄漏；過于粗糙，摩擦損傷加重，也會導致油封早期失效。
2. 密封安裝應用：施工前必須在油封嘴唇上涂少量潤滑脂，因為油封嘴唇與軸相比有過盈，安裝必須注意密封嘴唇扭轉、擠壓，當軸端無錐、弧、螺紋時，應更加注意，否則容易劃傷嘴唇，影響密封效果。
3. 目前油封對軸表面的損傷比較敏感，輕微的損傷可能會對其密封效果和工作壽命產生很大的影響，甚至直接導致泄漏。

三、新型油封的結構和優點

新油封的主要特點是在旋轉軸和油封嘴唇之間設計了一個涂有波浪橡膠的油封內輪轂。工作時，內輪與軸一起旋轉，油封在嘴唇和內輪表面之間實現動密封。其優點如下：

1. 在油封的中心部分覆蓋一層波浪橡膠，適用于旋轉軸的大偏心（通常只需要0.5mm左右）和軸的大尺寸偏差，具有良好的徑向和軸向緩沖特性。該油封的軸偏心度為0.5mm、污泥試驗以800rpm的速度顯示出良好的密封性能，5000公里的壽命試驗也顯示出特別長的使用壽命。
2. 由于密封是在油封嘴唇和內輪轂之間實現的，因此對軸的不圓度和表面粗糙度要求較低，對軸表面的輕微損傷不敏感，提高了油封的穩定性。
3. 在內輪轂上涂一層橡膠，可以使油封牢固地安裝在軸上。如果在橡膠表面涂上潤滑脂，安裝會變得更容易。
4. 在油腔與外界之間設計了迷宮通道，并在通道中布置了兩個防塵唇，使主唇與灰塵和水保持一定距離，延長了油封的使用壽命。

四、總結

由于新油封在油封主唇與旋轉軸之間布置緩沖油封內輪轂，油封主唇不直接接觸軸，有效減少軸偏心、表面粗糙、軸不圓度等外部不利條件對封閉的影響，也使安裝容易，提高密封效果，延長使用壽命。

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