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| 六、旋轉(zhuǎn)密封件 |
| 6.1 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈（油封） 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈俗稱油封。它是安裝在旋轉(zhuǎn)軸和靜止件之間，用于密封潤滑油外泄和防止外界塵土、雜物侵入設備內(nèi)部的動密封元件。 普通油封的使用壓力小于0.5MPa，耐壓油封的工作壓力可達1~1.2MPa。 油封的工作溫度范圍： 丁腈橡膠制作:-40~+120℃，氟橡膠制作:-25~+200℃， 丙烯酸酯橡膠制作:-20~+150℃。 油封的工作線速度一般小于15m/s。 油封的分類： 按軸的旋轉(zhuǎn)線速度高低分類，可分為低速油封（小于6m/s)和高速油封（大于6m/s)。 按油封所能承受的壓力高低分類，可分為常壓型油封和耐壓型油封。 按油封的結(jié)構(gòu)及密封原理分類，可分為標準型油封和動力回流型油封。 按構(gòu)成油封的組件材質(zhì)分類，又可分為有骨架型油封和無骨架型油封；有彈簧型油封和無彈簧型油封。 通常，對油封的要求是： 1）結(jié)構(gòu)簡單，制作和裝拆容易。 2）安裝腔體的尺寸緊湊，加工方便。 3）密封性能好，能長時間保持密封效果。 4）對軸的振擺、偏心的適應性能好。 1. 密封原理 油封在旋轉(zhuǎn)軸上的安裝情況，如圖5-28所示。  在自由狀態(tài)下，油封的內(nèi)徑小于軸徑，有一定的過盈量。這樣，當油封裝到軸上后，即使沒有彈簧，也有一定的徑向力作用在軸上。為了保證密封的可靠性，在油封唇緣的上方，加裝一個彈簧（見圖5-28）。 依靠彈簧對軸的抱緊力來克服軸在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，因振擺、跳動所造成的間隙，并使油封的唇緣能始終緊貼于軸的表面。 維持油封密封性能的關(guān)鍵是介于唇緣與軸表面之間的一層油膜。因此，油封的密封原理是建立在滑動軸承的潤滑理論上的。 在軸旋轉(zhuǎn)的動態(tài)過程中，油膜的厚度也在不斷變化，其變動量一般約在20%~50%之間。油膜厚度變化的原因是維持油膜存在的表面張力在不斷波動。而油膜的表面張力則與油的粘度、運動速度等因素有關(guān)。 一般認為油膜過厚，容易泄漏；油膜過薄，則會導致干摩擦。 最理想的情況是保持“臨界油膜厚度” ，即始終保持臨界潤滑狀態(tài)。而“臨界油膜厚度”的形成與保持，與油封對軸的徑向力的大小及其分布狀況直接有關(guān)。 最理想的情況是：盡量采用最小的徑向力而得到最尖銳的“峰值”壓力分布，可獲得最佳的密封效果。 2. 油封的選用 選擇油封的材料時，必須考慮材料對工作介質(zhì)、工作溫度及唇緣在軸高速旋轉(zhuǎn)時的適應性。 一般油封工作時若其唇緣的溫度高于工作介質(zhì)溫度20~50℃，應引起重視。 常壓型油封的使用壓力一般不超過0.05MPa。當工作壓力超過0.05MPa時，應選用耐壓型油封。目前，國外耐壓型油封的使用壓力可達10MPa。 油封的型式和種類很多，可按工作條件與使用要求查閱有關(guān)設計手冊選用。 油封安裝時，為獲得適當?shù)某跏紡较蛄�，應保證唇緣對旋轉(zhuǎn)軸的過盈量要求，其值如表5-10所示。  6.2 旋轉(zhuǎn)軸格來圈 旋轉(zhuǎn)格來圈密封裝置由一個高級Turcon材料的密封環(huán)格來圈和一個彈性施力的O形密封圈組合而成，如圖5-29所示。  為適應高速和低速不同工況的需要，根據(jù)格來圈的截面大小不同，在密封面上加工了一個或兩個環(huán)形溝槽（見圖5-29）。 該溝槽具有以下功能：由于提高了密封表面的比壓，因此提高了密封效果；形成一個潤滑油腔，從而降低了摩擦力。 為了保證介質(zhì)壓力能作用到O形密封圈上，在格來圈的側(cè)面開有若干條徑向溝槽，用以托住O形密封圈。格來圈的背面，設計成內(nèi)凹弧形，使之增加接觸面，并防止格來圈隨軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。 旋轉(zhuǎn)格來圈具有如下優(yōu)點： 1）內(nèi)圓密封或外圓密封均能適用； 2）具有潤滑腔，摩擦力小，無粘滯現(xiàn)象，起動時不爬行； 3）抗磨性和尺寸穩(wěn)定性好。 旋轉(zhuǎn)格來圈密封裝置應用于有旋轉(zhuǎn)或擺動運動的軸、桿、銷、旋轉(zhuǎn)接頭等處的動密封。它可承受兩側(cè)壓力或交變壓力的作用。 工作壓力:不大于30MPa（1m/s時)，或不大于20MPa（2m/s時)；工作溫度:-54~+200℃（取決于O形密封圈的材質(zhì)）；工作介質(zhì)：石油基液壓油、難燃液、環(huán)保安全液壓液（生物油）、水、空氣等。 6.3 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈是一種用于旋轉(zhuǎn)軸處的單向作用密封圈。 它由一個用Turcon材料制作的U形密封圈和一個V形不銹鋼彈簧所組成，如圖5-30所示。  在密封圈的外部有一個凸緣，所以可以防止它在溝槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)；它的密封唇短而厚，降低了摩擦，延長了使用壽命，在粘度很高的工作介質(zhì)中也有良好的密封效果。 在低壓和零壓時，初始密封力由彈簧產(chǎn)生。當系統(tǒng)壓力升高后，則主要密封力由系統(tǒng)壓力形成。因此，從零壓到高壓均能保證良好密封。 由于密封圈和彈簧的材質(zhì)對工作介質(zhì)都有較好的相容性，所以除液壓系統(tǒng)外，還可廣泛應用于化學、醫(yī)藥和食品等工業(yè)部門。 若在彈簧處的空腔內(nèi)充填彈性硅膠，以防止污染物進入密封圈，并可進行消毒，便成為一種“潔凈型”的密封圈。這種結(jié)構(gòu)還可用于泥渣、稀漿或膠質(zhì)等場合，可防止砂粒進入密封圈空腔而妨礙彈簧工作。 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈的應用實例，如圖5-31所示。  密封圈的工作壓力:不大于15MPa（動負載時）或不大于25MPa（靜負載時）； 工作速度:不大于2m/s（旋轉(zhuǎn)運動時）或不大于10m/s（往復運動時）； 工作溫度:-100~+200℃；工作介質(zhì)：各種液體、化學品和氣體。 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈的優(yōu)點是： 1）旋轉(zhuǎn)、往復動密封和靜密封都能適用； 2）精確控制時無爬行現(xiàn)象； 3）具有良好的刮除效果； 4）具有良好的抗磨性能和尺寸穩(wěn)定性； 5）能適應急劇的溫度變化； 6）可以消毒，對食品和藥液等不會污染。
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