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油封為何提前“隱退”?——使用年限影響因素解析

2025-01-02

(一)油封的工作原理與結(jié)構(gòu)

①油封的工作原理


油封主要通過(guò)其唇口與旋轉(zhuǎn)軸表面的緊密接觸,形成一層密封油膜,從而達(dá)到密封的目的。
②油封的結(jié)構(gòu)
油封通常由橡膠主體、金屬骨架和彈簧等組成,不同結(jié)構(gòu)部件的功能和作用各不相同。

(二)運(yùn)行速度

      運(yùn)動(dòng)速度很低(<0.03a/s)時(shí),要考慮設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性和是否出現(xiàn)"爬行"現(xiàn)象,運(yùn)動(dòng)速度很高(>0.8a/s)時(shí);

       起潤(rùn)滑作用的油膜可能被破壞,油封因得不到很好的潤(rùn)滑而摩擦發(fā)熱;導(dǎo)致壽命大大降低建議聚氨脂或橡塑油封在0.03m/s~0.8a/s速度范圍內(nèi)工作比較適宜。

為了確定特定高速骨架油封的線速度,您需要考慮以下因素:



油封類(lèi)型

不同類(lèi)型的油封具有不同的線速度限制。
例如,氟橡膠油封通常能夠承受更高的線速度,而普通橡膠油封則可能限制線速度。



材料

油封的密封唇和支撐結(jié)構(gòu)材料對(duì)線速度具有重要影響。高速應(yīng)用通常需要耐高溫、高速潤(rùn)滑和低摩擦的材料。

潤(rùn)滑和冷卻

適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑和冷卻系統(tǒng)可以幫助提高高速骨架油封的線速度。


工作溫度

高溫條件下,材料的熱穩(wěn)定性會(huì)影響油封的線速度。


軸的表面質(zhì)量

軸表面的平滑度和質(zhì)量也會(huì)影響油封的線速度。

(三)溫度

低溫會(huì)使聚氨脂或橡塑油封彈性降低,造成泄漏,甚至整個(gè)油封變得發(fā)硬發(fā)脆;高溫會(huì)使油封體積膨脹、變軟,造成運(yùn)動(dòng)時(shí)油封摩擦阻力迅速增加和耐壓能力降低;

建議聚氨酯或橡塑油封連續(xù)工作溫度范圍-10℃~180℃。在正常工作溫度范圍內(nèi),油封的壽命可以達(dá)到很長(zhǎng)時(shí)間。

但是,如果長(zhǎng)時(shí)間處于高溫或低溫環(huán)境下,油封的壽命將會(huì)受到影響。對(duì)于高溫環(huán)境,油封會(huì)更容易失效,同時(shí)會(huì)增加設(shè)備的維修成本。

而低溫環(huán)境下,油封會(huì)變硬,并且失去彈性,導(dǎo)致設(shè)備的漏油問(wèn)題。

在選擇油封溫度級(jí)別時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):



根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境選擇適合的油封溫度級(jí)別。



避免在高溫或低溫環(huán)境下使用普通油封,可以選擇專(zhuān)用高溫或低溫油封。



對(duì)于在高溫或低溫環(huán)境下長(zhǎng)期工作的設(shè)備,可以選擇使用耐高溫或耐低溫的油封。



在對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)時(shí),要及時(shí)更換老化和損壞的油封,以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

(四)工作壓力

油封有最低啟動(dòng)壓力(minimun service pressure)要求,低壓工作須選用低摩擦性能、啟動(dòng)阻力小的油封。在2.5MPa以下,聚氨脂油封并不適合:高壓時(shí)要考慮油封受壓變形的情況,需用防擠出擋圈;

溝槽加工方也有特殊要求。此外,不同材質(zhì)的油封具有不同的最佳工作壓力范圍,對(duì)于聚氨脂油封的最佳工作壓力范圍為2.5~31.5MPa;

大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)油封設(shè)計(jì)用于非加壓或低壓應(yīng)用,對(duì)于有限尺寸的直徑,壓力可達(dá)0.5bar(約7.25psi)。對(duì)于500毫米或更大的直徑,壓力為0.1bar(約1.45psi)。

  對(duì)于連續(xù)壓力高達(dá)3psi(0.2bar)或壓力峰值為7psi(0.5bar)(具體取決于軸速度)的應(yīng)用,可以使用由氟橡膠(FKM)和丁腈橡膠(NBR)等材料制成的密封件。

影響壓力額定值的因素:



材料

密封件的材料對(duì)其壓力等級(jí)起著重要作用。有些材料可以承受比其他材料更高的壓力。


設(shè)計(jì)

密封件的設(shè)計(jì),包括其形狀和卡緊彈簧的存在,會(huì)影響其壓力等級(jí)。


操作條件

壓力額定值還取決于操作條件,例如溫度和轉(zhuǎn)速。

(五)工作介質(zhì)

     除了嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家的推薦意見(jiàn)選取工作介質(zhì)外,保持工作介質(zhì)的清潔至關(guān)承要。

     油液的老化或污染不僅會(huì)使系統(tǒng)中的元件發(fā)生故障,加快油封的老化和摩損,而且其中的臟物可能劃傷或嵌入油封,使密封失效。    

     因此,必須定期地檢查油液品質(zhì)及其清潔度,并按設(shè)備的維護(hù)規(guī)范更換濾油器或油液,在油缸里油液中殘留的空氣經(jīng)高壓壓縮會(huì)產(chǎn)生高溫使油封燒,甚至炭化。

     為避免這種情況發(fā)生,在液壓系統(tǒng)運(yùn)行初始時(shí),應(yīng)進(jìn)行排氣處理。液壓缸也應(yīng)在低壓慢速運(yùn)行數(shù)分鐘,確認(rèn)已排完油液中殘留的空氣,方可正常工作。

(六)側(cè)向負(fù)載


    活塞上一般必須裝支承環(huán),以保證油缸能承受較大的負(fù)載。密封件和支承環(huán)起完全不同的作用,密封件不能代替支承環(huán)負(fù)載。

    有側(cè)向力的液壓缸,必須加承載能力較強(qiáng)的支承環(huán)《重載時(shí)可用金屬環(huán)),以防油封在偏心的條件下工作引起滑露和異樣磨損。

(七)液壓沖擊

     產(chǎn)生液壓沖擊的因素很多,如挖掘機(jī)挖斗突然碰到石頭,吊機(jī)起吊或放下重物的瞬間,除外在因素外;

     對(duì)于高壓大流量液壓系統(tǒng),執(zhí)行元件(液壓缸或液壓馬達(dá)等)換向時(shí),如果換向閥性能不太好,很容易產(chǎn)生液壓沖擊。
     液壓沖擊產(chǎn)生的瞬間高壓可能是系統(tǒng)工作壓力的幾倍,這樣高的壓力在極短時(shí)間內(nèi)會(huì)將油封撕裂或?qū)⑵渚植繑D入間隙之內(nèi),造成嚴(yán)重?fù)p壞。
     一般有液壓沖擊的油缸應(yīng)在活塞桿上安裝緩沖環(huán)和擋圈。緩沖環(huán)裝在油封的前面吸收大部分沖擊壓力,擋圈防止油封在高壓下擠入間隙,根部被咬壞。
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