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浮動油封常見種類、安裝要點、使用及注意事項

來源: 时间:2019-12-18 09:41:52 次數:

一、浮動油封按照浮封環的截面的形狀不同分類。 (1)階梯型 此類的浮動環的工作面爲一大直徑的球面,軸向截面呈現階梯形狀,工作面呈凹心工作球面與密封亮帶之間保持有1到2度的夾角,成對使用時兩個球面呈現蝶形,有亮帶密封。階梯型省料省工,工作面潤滑性能與散熱較好,缺點是工作面總寬度較窄,使用手壽面受限。
浮动油封诞生于上世纪五十年代后期,最初用来取代推土机底盘上的橡胶油封。原用的橡胶油封因为泥沙的浸泡、磨损和腐蚀,损坏的非常快。而浮动油封是针对这样恶劣的工作环境而设计的一种结构紧凑的机械密封装置,能够在防止润滑油外泄的同时阻止外部泥水、沙土等污染物侵入设备内部。其结构简单,结构一般由一对耐磨的金属环、浮封环和一对橡胶圈组成,装配在专用密封腔体、浮封座内使用。它耐污、耐磨、耐振动、窜动、摆动和冲击,工作可靠,使用寿命长,维护方便,现在已广泛使用在各种工程机械及矿山机械上。下面津海工矿机械来为大家介绍浮動油封常見種類、安裝要點、使用及注意事項、磨损测定、失效原因分析。一起来看看吧!

浮動油封常見種類

一、浮動油封按照浮封環的截面的形狀不同分類。

(1)階梯型

此類的浮動環的工作面爲一大直徑的球面,軸向截面呈現階梯形狀,工作面呈凹心工作球面與密封亮帶之間保持有1到2度的夾角,成對使用時兩個球面呈現蝶形,有亮帶密封。階梯型省料省工,工作面潤滑性能與散熱較好,缺點是工作面總寬度較窄,使用手壽面受限。

(2)喇叭口

這種浮動型油封的工作面也是呈現凹心的大直徑球面,而截面呈現喇叭口狀,密封由其亮帶完成。喇叭口型浮動環的優點類似于階梯型,缺點是工作面寬度較窄,但是略微寬于階梯型,使用壽命也略好于階梯型

(3)寬球面型

此類浮動油封的工作面一直延生到內孔根部,使工作面總寬度大大的增加,從而相對的提高了使用壽命,較受歡迎。但比較費時費工,成本也比較高。

(4)寬面溝槽型

這種類型的浮動型油封的工作面與寬球面型相同,但在密封亮帶內側,開有一個與兩袋同心的半圓油的溝槽,起到儲油、潤滑、散熱的作用。此類的油封缺點是較爲費工時,成本也較高,由于溝槽,減少了工作面的總寬度,壽命不及寬球面型。

二、浮動油封按工作面亮帶的寬窄分類

(1)窄亮帶型

此類的浮動油封的工作面亮帶寬度僅爲0.2~0.3mm,其優點是亮帶研磨簡單省時,但對于浮動環同心度的要求較高,在工作中同心度超差時就會漏油。

(2)寬亮帶型

此類的浮動油封的工作面亮帶寬度比較寬,其寬度可達到1.5~2.5mm,優點爲對浮動環零件及時裝配時的同心度要求不高,密封性能較好,但是研磨亮帶事費時費力。

三、浮動油封按浮動環的材質與制造工藝分類

(1)精密鑄造型

此類的密封環材質多爲高鉻钼合金鑄鐵,采用石蠟殼模精密鑄造。毛坯硬度爲(40-50)hrc,成品的表面硬度可達到(65-72)hrc,其工作面的粗糙度爲R取值分爲是0.2~0.4um之間,通常情況下R值取0.1um時,使用壽命可以達到4000~6000個小時,這種材質的制造工藝較多,很多廠家都采用此種方式。

(2)機械壓鑄型

此類浮封環材質爲合金鑄鐵,壓鑄成型,成品金相組織較細密.但成本略高,工作表面租糙度R值爲0.2-0.4um.亮帶R值爲0.09~0.15um.使用壽命約4000~6000h。

(3)粉末冶金熱緞型

這種密封環多爲粉末冶金經過高溫熱鍛而成,工作表面粗糙度R值一般取0.4um,成品表面硬度(40~62)hrc,使用的壽命約爲2000~4000個小時。

(4)熱噴塗型。

密封環的的基體爲普通的鑄鐵,在工作面上熱噴塗0.05~0.20mm後的高鉻钼粉末,研磨加工而成。表面硬度達到(55~65)hrc,使用的壽命可達到4000~6000個小時,此類工藝節省稀有金屬,但要收設備的制約,生産率較低,成本較高。

 


浮動油封的安裝要點

1、浮动油封是否安装正确对其能否良好使用有很大影响。以 A 型浮动油封为例,首先要做好准备工作。清洁设备及浮封座,确保没有毛刺、杂质、油污等。旧设备可以先用刮刀铲除浮封座腔室表面的污垢和锈迹,再用非油基清洗剂清洗,最后用丝布或者麂皮擦干净。并检查浮动油封是否完好清洁,密封面有无损伤划痕等,必要时需要研磨修复。浮封环要小心拿放以防损坏或变形。复合安装腔室尺寸及装配尺寸。分别把 O 型圈套在浮封环背锥面底部,适当拉伸调整,避免扭曲或拉伸不均。

 

2、安装时为保证安装准确到位,要求水平向下安装,避免倾斜、垂直或向上倒装。如图,建议使用安装工具,将安装工具套在浮封环外圆处,将 O 型圈水平对准浮封座腔室的入口,平稳地对安装工具逐步施压。安装工具将 O 型圈保持浮封环背锥面底部,使其外径保持最小状态。这样 O 型圈可以比较容易滑入浮封座腔室。并避免了密封面和 O 型圈被戳伤划伤。缺少安装工具时,也可使用较细较硬的 O 圈代替安装工具。

3、检查 O 型圈位置,确保水平,且没有扭曲、或拱起。如果有,需要调整恢复。检查浮封环密封面与浮封座安装基准平面的平行度,一般要求偏斜不得超过浮封环环外径尺寸的1/2000。在密封面上均匀涂抹一层清洁的润滑油膜。设备对合时,要平稳轻缓,不要碰坏密封面。

4、设备装配完毕后,按要求加注润滑油,试运转 2 小时左右,检测油温及密封部位有无泄漏和异常声音等现象。

5、安装 B 型浮动油封的过程大部分与 A 型相同,但 B 型一般不需要安装工具,直接将浮封环连同套好的胶圈水平压入浮封座底部即可。但一定要注意胶圈的顶端与 L 形浮封环根部贴合,注意胶圈的底端与浮封座底部贴合。检查胶圈边缘至浮封座边缘距离是否一致,并同样检查浮封环密封面与浮封座安装基准平面的平行度是否超过浮封环环外径尺寸的1/2000。 

6、不正確的安裝會使浮動油封整體卡死沒有到位,壓縮量增大;部分沒有到位,密封面偏斜,貼合不好,橡膠圈扭曲,提供的回複力不均,區域性形成回彈死點。導致密封面載荷不均,摩擦力過大,咬合燒毀,或形成間隙,造成泄漏。

 浮動油封的使用及注意事項

浮動油封形式、材質的選用要視操作環境而定,可以參考表。

 
1、溫度

浮動油封的使用溫度範圍與橡膠圈材質有關,可參考表,但同時也要考慮潤滑油粘度、環境腐蝕情況、高線速度帶來的磨擦熱等的影響。

2、壓力

浮动油封的最高操作压力要求小于 0.345MPa。较高的内外压差会增加浮封环密封面的接触比压。当需要连续运转的时候,操作压力不能超过 0.24MPa。

3、線速度

(1)能使浮动油封密封面良好贴合的接触比压与浮动油封的线速度有关,其关系可以用图表示。而影响这一关系的因素有很多,如:浮动环材质、浮封环直径、使用温度、润滑油粘度、橡胶圈压缩变形后产生的回复力等等。在低速、轻质润滑油、当内外压差较大、轴向间隙或摆动较大的条件下,通常增加密封面接触比压,以确保密封的可靠。高速条件下,润滑油会在离心力的作用下甩离密封面,使密封面缺少润滑,而且离心力会使浮封环密封面抬高卷起,增加背锥面的角度,使密封面接触比压增大。这两种原因都容易导致密封面烧坏。所以在高线速度或高环境温度的条件下,通常选择降低密封面接触比压。浮动油封的最大线速度一般轴承钢的浮封环要求不超过 1m/s,铸造的浮封环要求不超过 3 m/s,并且因浮封环材料而异。也有成功使用在 7.5 m/s 的实例。当需要连续运转的时候,线速度建议不超过
1.8m/s。当密封介质为润滑脂的时候,浮动油封的最大线速度不能超过 0.5m/s。

(2)A 型浮动油封大多数设计的安装间隙 A 要求为 3±0.5mm。这个安装间隙尺寸可以测定浮封环的位置和 O 型圈的压缩量,也就是轴向载荷。当线速度大于 4m/s 时,为了降低浮封环密封面接触比压,可以参考图增大安装间隙尺寸 A。这个图是基于 O 型圈标准设计硬度ShoreA60 设定的,O 型圈设计硬度大于 ShoreA60 时需要进一步测定。

 

4、潤滑要求

(1)粘度范围 SAE 10WT 到 90WT 的润滑油都可以使用,需要根据环境温度来选择。一般高粘度的 SAE80 或 SAE 90 比较合适。使用极压齿轮油时要注意有些极压添加剂对硅橡胶的橡胶圈有害。如果使用含清洁剂的润滑油,去垢效果会很好。在一些低转速或摆动的应用中,也可以使用润滑脂,最好使用矿物基润滑脂。

(2)润滑油不仅为浮封环密封面提供润滑,而且还起到冷却浮封环的作用。所以润滑油至少要浸没浮动油封的 1/3,才能正常润滑冷却浮封环。一般建议浸没至浮动油封的 1/2~2/3 处,尤其是对材质耐磨能力一般的浮封环或表面缺少细微织构的浮封环。

(3)清洁的封闭系统能使浮动油封以最佳状态工作。浮动油封的安装腔体设计时至少要留有1/10 的空间作为浮动油封橡胶圈热膨胀的补偿空间。系统内必须确保不能有金属屑、污垢等杂质。为使浮动油封能够使用最长的时间,清洁程度可以这样测定,一平方米表面的杂质总量不能超过 500mg,杂质大小不能超过 1mm。

 
浮動油封的磨損測定

1、铸铁合金浮封环和碳素合金钢浮封环的磨损特性不同。铸铁合金浮封环可以自动补偿磨损。其密封面接触带宽度大约 0.5~1mm。当磨损发生时,接触带会轻微的向内径移动,如图,它会磨损出一个球面形状。

 

2、通過觀測接觸帶的位置可以很容易估計出鑄鐵合金浮封環的剩余壽命。磨損時間和接觸帶位置成線性比例關系,可以估算。測量接觸帶內徑到浮封環內徑距離,如果大于浮封環內外徑距離的一半,該浮封環一般可以繼續使用。

3、鍛造的碳素合金結構鋼浮封環因其韌性大于鑄鐵合金浮封環,所以其表現出的磨損特性有所不同。鍛造浮封環的軸向磨損大于徑向磨損。

4、鍛造浮封環耐磨層的厚度決定了其磨損壽命。理想的使用情況是能夠把耐磨層全部磨完。磨損時間和耐磨層厚度成線性比例關系。可以通過測量浮封環頂部厚度與原測定的耐磨層厚度比較,來估計其剩余使用壽命。一般要求磨損厚度不超過原耐磨層厚度的一半。

 

浮動油封的失效原因分析

浮動油封大多數情況下可以正常的使用較長時間,但也會由于設計選用或安裝的一些原因導致失效。

1、密封面載荷(接觸比壓)不均或過大于不正確的安裝會導致該現象發生,引起泄漏和浮封環燒壞。

2、違反安裝要求

安裝時不按要求操作,導致浮封環損壞變形、橡膠圈割傷撕裂都會導致失效。密封面上有雜質、毛屑也會引起泄漏。所以必須仔細安照安裝規範操作。

3、內壓穿刺

浮动油封可以在设计范围内承受变化的内部压力。通常内部压力低于 1.0~1.7Bar,可以确保安全的密封。

4、不合適的浮封座設計

因爲浮動油封必須與浮封座結合才能構成一個完整的密封系統,浮封座設計是否合理,直接影響了浮動油封能否良好的工作。浮封座設計最好參考浮動油封廠家或浮動油封相關標准提供的設計數據,並按要求加工。

5、不合適的潤滑油使用

潤滑油使用不正確會使浮動油封過早失效。選用不合適的潤滑油會使橡膠圈腐蝕老化失去彈性,特別是在熱的共同作用下會加劇這種現象。不充分的潤滑冷卻也會導致浮封環燒壞。

6、汙染物包覆

在許多工作環境,浮動油封暴露在灰渣、泥漿中工作。這些汙染物會聚集並板結在浮封座、浮封環和橡膠圈上。長時間會使橡膠圈擠出,汙染物被反複擠壓最終穿透密封進入。對于這些應用,建議設計增加迷宮或遮罩保護。

7、橡膠圈磨損

橡膠圈容易被砂石等雜質磨損,引起橡膠退化和撕裂,最好的辦法就是選擇耐磨的橡膠材質。 


上述为大家讲解的浮動油封常見種類、安裝要點、使用及注意事項、磨损测定、失效原因分析。希望这些知识能够给大家带来帮助!当然,使用任何设备,使用寿命都是大家比较关注的问题,因为其寿命直接关系到工作效率,对于浮动油封来说,固然其质量很好,使用时间长了也难免会受到各种各样的磨损以及损伤,所以,除了合理的保养之外,正确的选材等都很重要。从浮动油封的原料入手,如果使用于高温等比较恶劣的环境中,而你选择了低温工况下才适用的材料,这样使用寿命必然不长,所以,合理根据使用情况进行选材非常重要。从浮动油封自身质量出发,检查下外观并再量一下尺度,通常情况下,质量过关并合格的浮动油封,其使用寿命更长。从浮动油封工作介质入手,如果介质挑选欠妥,必然会加大对浮动油封的腐蚀,加速对浮动油封的损坏,所以,合理选择工作介质至关重要。
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