旋转唇形密封 充体密封 前言 唇形密封由于结构简单、紧凑，摩擦阻力小。对无压或低压环境的 旋转轴密封可靠，因而获得了广泛应用。 在无压环境中，常用于防止机械润滑油的向外泄漏，故又称为“油 封”；或者用于防止外界灰尘等有害物质进人机械内部，这称之为“防 尘密封”。 在压力较低的环中，出于成本或机械结构空间限制的考虑，旋转轴 也往往采用唇形密封。 分类： 无压旋转轴唇形密封 耐压旋转轴唇形密封
前言 唇形密封由于结构简单、紧凑，摩擦阻力小。对无压或低压环境的 旋转轴密封可靠，因而获得了广泛应用。 在无压环境中，常用于防止机械润滑油的向外泄漏，故又称为“油 封”；或者用于防止外界灰尘等有害物质进人机械内部，这称之为“防 尘密封”。 在压力较低的环中，出于成本或机械结构空间限制的考虑，旋转轴 也往往采用唇形密封。 分类： 无压旋转轴唇形密封 耐压旋转轴唇形密封 旋转唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 (a)油封 (b)防尘密封 用于防止机械润滑油的向外泄漏，故又称为“油封”； 用于防止外界灰尘等有害物质进人机械内部，称之为“防尘密封
用于防止机械润滑油的向外泄漏，故又称为“油封”； 用于防止外界灰尘等有害物质进人机械内部，称之为 “防尘密封”。 旋转唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 为了进一步提高保护轴承的效果， 防止润滑剂的漏出和灰尘的进人，出现了 专门设计的轴承隔离圈。上图即为一种专 门设计的轴承隔离圈，它包含一个静止环 和一个旋转环。随轴旋转的润滑剂由于受 到静止环的限制、回流作用将被保持在密 封腔内；污物由于受到旋转环离心作用无 法进入密封腔中。轴承隔离圈起到了“隔 离”润滑剂和外界污物的作用。轴承隔离 圈可以卧式安装，也可以立式安装，并有 不同的形式，但均包含有一旋转件和一静 止件
为了进一步提高保护轴承的效果， 防止润滑剂的漏出和灰尘的进人，出现了 专门设计的轴承隔离圈。上图即为一种专 门设计的轴承隔离圈，它包含一个静止环 和一个旋转环。随轴旋转的润滑剂由于受 到静止环的限制、回流作用将被保持在密 封腔内；污物由于受到旋转环离心作用无 法进入密封腔中。轴承隔离圈起到了“隔 离”润滑剂和外界污物的作用。轴承隔离 圈可以卧式安装，也可以立式安装，并有 不同的形式，但均包含有一旋转件和一静 止件。 旋转唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 无压旋转轴唇形密封 工作环境：对于大多数带有油润滑旋转轴的过程机器中，润滑油 并没有压力，或者密封处并没有完全浸没于润滑油中。密封处或 者部分或者暂时浸没于润滑油中，或者直接处于一种飞溅润滑的 环境中，如汽车发动机和齿轮箱的转轴密封。 发展历程：早期的汽车发动机，速度很低，采用简单纤维或皮革 材料来完成密封工作；但后来，随着转轴速度和温度的提高，研 制开发了各种弹性体径向唇形密封结构。在现代发动机和齿轮箱 中，要求转轴密封能够满足30ms的线速度和130C润滑油温度的 工况要求，同时要求无泄漏操作。与此同时，密封必须要能够防 止外界的灰尘、水滴等进人机械内部
旋转唇形密封 工作环境：对于大多数带有油润滑旋转轴的过程机器中，润滑油 并没有压力，或者密封处并没有完全浸没于润滑油中。密封处或 者部分或者暂时浸没于润滑油中，或者直接处于一种飞溅润滑的 环境中，如汽车发动机和齿轮箱的转轴密封。 发展历程：早期的汽车发动机，速度很低，采用简单纤维或皮革 材料来完成密封工作;但后来，随着转轴速度和温度的提高，研 制开发了各种弹性体径向唇形密封结构。在现代发动机和齿轮箱 中，要求转轴密封能够满足30m/s的线速度和130C润滑油温度的 工况要求，同时要求无泄漏操作。与此同时，密封必须要能够防 止外界的灰尘、水滴等进人机械内部。 1 无压旋转轴唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 无压旋转轴唇形密封 1.1 弹性体唇形密封的基本概念 夹持密封环（填料 浮动密封环 摩擦力 弹簧柔性隔膜 发展历程 主密封界面 (b) ⊙ ◆弹性体填料密封（夹持密封环）由于填料本身与旋转轴的接触面积大，摩 擦、磨损相当严重，并且对轴的径向跳动补偿能力很弱图4(a。 ◆采用弹性体浮动环结构后，接触宽度减少，情况得到了很大改善图b, 浮动密封环被撑大装于轴上，密封环内径与轴的过盈配合形成了接触载荷。 与弹性体填料密封相比，浮动环密封的主密封界面的摩擦功耗和温升得以 降低，但轴向密封界面的摩擦接触限制了密封追随轴径向位移的能力
旋转唇形密封 1.1 弹性体唇形密封的基本概念 ◆弹性体填料密封(夹持密封环)由于填料本身与旋转轴的接触面积大，摩 擦、磨损相当严重，并且对轴的径向跳动补偿能力很弱[图4 (a)]。 ◆采用弹性体浮动环结构后，接触宽度减少，情况得到了很大改善[图(b)]， 浮动密封环被撑大装于轴上，密封环内径与轴的过盈配合形成了接触载荷。 与弹性体填料密封相比，浮动环密封的主密封界面的摩擦功耗和温升得以 降低，但轴向密封界面的摩擦接触限制了密封追随轴径向位移的能力。 1 无压旋转轴唇形密封 发展历程
旋转唇形密封 流体密封 无压旋转轴唇形密封 1.1 弹性体唇形密封的基本概念 夹持密封环（填料） 浮动密封环 摩擦力 弹簧柔性隔膜 主密封界面 (a) (b) (c) ◆最后，发展到了柔性隔膜顶端携带唇形密封环的结构图（©），隔膜起到 了第二密封功能的作用，并有效地、无摩擦地对唇形密封环进行了悬挂支 撑。为了补偿因弹性材料老化而发生的应力松弛，接触载荷用卡紧弹簧进 行增强。为保证密封可靠性和高效率，在现代唇形密封中，这些原则特征 得到明显体现
旋转唇形密封 1.1 弹性体唇形密封的基本概念 ◆最后，发展到了柔性隔膜顶端携带唇形密封环的结构[图(C)]，隔膜起到 了第二密封功能的作用，并有效地、无摩擦地对唇形密封环进行了悬挂支 撑。为了补偿因弹性材料老化而发生的应力松弛，接触载荷用卡紧弹簧进 行增强。为保证密封可靠性和高效率，在现代唇形密封中，这些原则特征 得到明显体现。 1 无压旋转轴唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 无压旋转轴唇形密封 弹性体唇形密封的密封唇几何形状： 金属骨架 机壳 右图为现代弹性体径向唇形密封的 结构图，柔性环状隔膜的一端为密封唇口， 另一端与金属骨架固联。密封唇口的接触 柔性隔膜 面为0.1~0.2mm宽的环带。 卡紧弹簧 空气 多年的研究和开发结果表明，要获得无泄 油 漏的唇形密封，要求： 弹簧偏置景 选择合适的弹性材料； 密封唇口接触宽度 头密封带的形状和位置； 图438弹性体唇形密封的构成及其唇部结构 *密封带与弹簧的相对位置
旋转唇形密封 弹性体唇形密封的密封唇几何形状： 右图为现代弹性体径向唇形密封的 结构图，柔性环状隔膜的一端为密封唇口， 另一端与金属骨架固联。密封唇口的接触 面为0.1~0.2mm宽的环带。 多年的研究和开发结果表明，要获得无泄 漏的唇形密封，要求： ＊选择合适的弹性材料； ＊密封带的形状和位置； ＊密封带与弹簧的相对位置。 1 无压旋转轴唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 无压旋转轴唇形密 弹性体唇形密封的密封唇几何形状： 机壳 柔性种视 卡紧弹簧 空 油 正确安装无泄漏 反向安装泄漏 旋转轴 旋转轴 弹簧偏置量 密封唇口接触宽度 唇角的基本要求：密封面由两个相交的锥面形成。在安装后，油侧的接触 角要明显大于空气侧的接触角，角度较大的一侧应和弹簧处于同一侧，暴 露于被密封的流体中，否则，当轴旋转密封就会发生泄漏。上图分别表示 了唇形密封正常安装和反向安装的情况。在静止时，两者均能密封；但当轴 旋转时，正常安装的唇形密封保持无泄漏，而反向安装的唇形密封发生泄 漏，转速越高，泄漏越严重，其物理机理后面将进行解释
旋转唇形密封 弹性体唇形密封的密封唇几何形状： 唇角的基本要求：密封面由两个相交的锥面形成。在安装后，油侧的接触 角 要明显大于空气侧的接触角，角度较大的一侧应和弹簧处于同一侧，暴 露于被密封的流体中，否则，当轴旋转密封就会发生泄漏。上图分别表示 了唇形密封正常安装和反向安装的情况。在静止时，两者均能密封;但当轴 旋转时，正常安装的唇形密封保持无泄漏，而反向安装的唇形密封发生泄 漏，转速越高，泄漏越严重，其物理机理后面将进行解释。 1 无压旋转轴唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 无压旋转轴唇形密 弹性体唇形密封的密封唇几何形状： 为了使唇形密封获得良好的密封效果： 金属骨架 ☆油侧的接触角为40°60°。 机壳 ☆空气侧的接触角为25°30°。 ☆弹簧中心与密封唇口中心要有一轴向 偏置量，其值一般为0.40.7mm,弹簧 柔性隔膜 卡紧弹簧 空气 偏向隔膜侧。 油 ☆密封唇口接触宽度典型值为0.1~0.15 mm,经500~1000h的跑合运转后，接触 宽度增至0.2~0.3mm。在含磨粒性的介 弹簧偏置量 密封唇口接触宽度 质环境中，接触宽度可能进一步增加至 图4-38弹性体唇形密封的构成及其唇部结构 05~0.7mm,甚至更多
旋转唇形密封 弹性体唇形密封的密封唇几何形状： 为了使唇形密封获得良好的密封效果： ☆油侧的接触角为40o ~60o 。 ☆空气侧的接触角为25o ~30o 。 ☆弹簧中心与密封唇口中心要有一轴向 偏置量，其值一般为0.4~0.7mm，弹簧 偏向隔膜侧。 ☆密封唇口接触宽度典型值为0.1~0.l5 mm，经500~1000h的跑合运转后，接触 宽度增至0.2~0.3mm。在含磨粒性的介 质环境中，接触宽度可能进一步增加至 0·5~0.7mm，甚至更多。 1 无压旋转轴唇形密封
旋转唇形密封 流体密封 无压旋转轴唇形密封 弹性体唇形密封的密封界面特性： 主要包括以下几个方面： 密封界面接触载荷 弹性体的初始磨损 轴的表面粗糙度 密封接触面的润滑
旋转唇形密封 1 无压旋转轴唇形密封 弹性体唇形密封的密封界面特性: 主要包括以下几个方面： 密封界面接触载荷 弹性体的初始磨损 轴的表面粗糙度 密封接触面的润滑