邵利江

摘 要： 從理論上分析了封油環(huán)的密封機理，對不同材料、形式的封油環(huán)進(jìn)行受力分析，得出了封油環(huán)設(shè)計時需考慮的尺寸、彈力等因素。

關(guān)鍵詞：封油環(huán);切向彈力;摩擦力矩

引言

封油環(huán)一般用于液力傳動系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)軸的密封，使用壓力在0.15～3.0MPa之間。工作時允許存在一定的泄露量，泄漏基本上發(fā)生在封油環(huán)的接口處。封油環(huán)的工作狀態(tài)如圖1所示。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時， 封油環(huán)在油壓作用下一端面貼緊旋轉(zhuǎn)軸軸槽密封端面，外圈則以一定的彈力（或工作油壓力）卡緊在殼體上，保證封油環(huán)不隨軸轉(zhuǎn)動。封油環(huán)與殼體是相對靜止的，一旦發(fā)生滑動，封油環(huán)外圓和殼體內(nèi)表面由于磨損使得封油環(huán)開口間隙增大，導(dǎo)致密封失效，而殼體磨出的溝槽又使封油環(huán)的拆卸變得困難。因此， 在設(shè)計時要確保封油環(huán)在使用時不隨軸一起轉(zhuǎn)動。

1 封油環(huán)受力分析

如圖2所示，當(dāng)封油環(huán)隨軸產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動時，就會產(chǎn)生端面摩擦力矩M1和外環(huán)面摩擦力矩M2。當(dāng)軸高速旋轉(zhuǎn)時，保證封油環(huán)與殼體不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或只有輕微的轉(zhuǎn)動，這是封油環(huán)要具有的基本要求，以最大限度地減少環(huán)外圓與安裝孔內(nèi)表面的磨損，盡可能地延長環(huán)的使用壽命。

由上述計算可以看出，根據(jù)公式5可以先確定封油環(huán)最大的切向彈力。對公式6，當(dāng)封油環(huán)的軸向厚度L大于一定值（切向彈力Ft和徑向厚度L成正比，如Ft確定的情況下，L增大則可減小封油環(huán)自由開口S0），可以使公式6成立，封油環(huán)同樣達(dá)到了不隨軸轉(zhuǎn)動的目的，大大減少了封油環(huán)外圓與安裝內(nèi)孔表面的磨損，從而提高了封油環(huán)的壽命和可靠性。另外，從公式6可以得出，假如封油環(huán)和溝槽尺寸都定的情況下，安全系數(shù)c與油壓的大小成反比，即工作油壓越大，安全系數(shù)越小。

3 封油環(huán)試驗

1）封油環(huán)及試驗裝置

試驗封油環(huán)型號16Y-15-00079，規(guī)格（外徑×徑向厚度×高度）140×5.2×4.5mm，材料HSBSC3（銅合金），接口方式為搭扣式。試驗封油環(huán)和試驗裝置示意圖見圖3。

2）相關(guān)計算

封油環(huán)相關(guān)試驗數(shù)據(jù)：

切向彈力Ft =37 N，徑向厚度L=4.5 mm，內(nèi)半徑R1 = 64.8 mm，外半徑R3 = 70 mm，試驗軸外徑R2 = 69.5 mm，試驗壓力P = 0.5 MPa，計算時取摩擦因數(shù)f1 = f2。

根據(jù)公式6計算可得：c=1.087

根據(jù)上述分析，安全系數(shù)c取值太?。▽嶋H產(chǎn)品使用中油壓遠(yuǎn)大于0.5MPa，則安全系數(shù)更小），可能使封油環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動。在試驗中封油環(huán)搭扣處漏油隨著旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動緩慢旋轉(zhuǎn)，正好說明了封油環(huán)在跟軸旋轉(zhuǎn)。封油環(huán)搭扣處漏油見圖4。因此，在設(shè)計封油環(huán)時，應(yīng)盡量使安全系數(shù)c大一些，確保其不隨軸旋轉(zhuǎn)。

4結(jié)論

根據(jù)上面分析計算可以看出，不管哪種結(jié)構(gòu)或材料的封油環(huán)，只要滿足以上設(shè)計要求，都可以使封油環(huán)在工作時不隨軸轉(zhuǎn)動，達(dá)到端面磨損補償?shù)男Ч?，延長封油環(huán)的使用壽命。

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