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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: 時間: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為一大直徑的球面,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。
浮動油封誕生于上世紀五十年代后期,最初用來取代推土機底盤上的橡膠油封。原用的橡膠油封因為泥沙的浸泡、磨損和腐蝕,損壞的非常快。而浮動油封是針對這樣惡劣的工作環境而設計的一種結構緊湊的機械密封裝置,能夠在防止潤滑油外泄的同時阻止外部泥水、沙土等污染物侵入設備內部。其結構簡單,結構一般由一對耐磨的金屬環、浮封環和一對橡膠圈組成,裝配在專用密封腔體、浮封座內使用。它耐污、耐磨、耐振動、竄動、擺動和沖擊,工作可靠,使用壽命長,維護方便,現在已廣泛使用在各種工程機械及礦山機械上。下面津海工礦機械來為大家介紹浮動油封常見種類、安裝要點、使用及注意事項、磨損測定、失效原因分析。一起來看看吧!

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為一大直徑的球面,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為費工時,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為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,優點為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為高鉻鉬合金鑄鐵,采用石蠟殼模精密鑄造。毛坯硬度為(40-50)hrc,成品的表面硬度可達到(65-72)hrc,其工作面的粗糙度為R取值分為是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

此類浮封環材質為合金鑄鐵,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值為0.2-0.4um.亮帶R值為0.09~0.15um.使用壽命約4000~6000h。

(3)粉末冶金熱緞型

這種密封環多為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,使用的壽命約為2000~4000個小時。

(4)熱噴涂型。

密封環的的基體為普通的鑄鐵,在工作面上熱噴涂0.05~0.20mm后的高鉻鉬粉末,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,生產率較低,成本較高。

 


浮動油封的安裝要點

1、浮動油封是否安裝正確對其能否良好使用有很大影響。以 A 型浮動油封為例,首先要做好準備工作。清潔設備及浮封座,確保沒有毛刺、雜質、油污等。舊設備可以先用刮刀鏟除浮封座腔室表面的污垢和銹跡,再用非油基清洗劑清洗,最后用絲布或者麂皮擦干凈。并檢查浮動油封是否完好清潔,密封面有無損傷劃痕等,必要時需要研磨修復。浮封環要小心拿放以防損壞或變形。復合安裝腔室尺寸及裝配尺寸。分別把 O 型圈套在浮封環背錐面底部,適當拉伸調整,避免扭曲或拉伸不均。

 

2、安裝時為保證安裝準確到位,要求水平向下安裝,避免傾斜、垂直或向上倒裝。如圖,建議使用安裝工具,將安裝工具套在浮封環外圓處,將 O 型圈水平對準浮封座腔室的入口,平穩地對安裝工具逐步施壓。安裝工具將 O 型圈保持浮封環背錐面底部,使其外徑保持最小狀態。這樣 O 型圈可以比較容易滑入浮封座腔室。并避免了密封面和 O 型圈被戳傷劃傷。缺少安裝工具時,也可使用較細較硬的 O 圈代替安裝工具。

3、檢查 O 型圈位置,確保水平,且沒有扭曲、或拱起。如果有,需要調整恢復。檢查浮封環密封面與浮封座安裝基準平面的平行度,一般要求偏斜不得超過浮封環環外徑尺寸的1/2000。在密封面上均勻涂抹一層清潔的潤滑油膜。設備對合時,要平穩輕緩,不要碰壞密封面。

4、設備裝配完畢后,按要求加注潤滑油,試運轉 2 小時左右,檢測油溫及密封部位有無泄漏和異常聲音等現象。

5、安裝 B 型浮動油封的過程大部分與 A 型相同,但 B 型一般不需要安裝工具,直接將浮封環連同套好的膠圈水平壓入浮封座底部即可。但一定要注意膠圈的頂端與 L 形浮封環根部貼合,注意膠圈的底端與浮封座底部貼合。檢查膠圈邊緣至浮封座邊緣距離是否一致,并同樣檢查浮封環密封面與浮封座安裝基準平面的平行度是否超過浮封環環外徑尺寸的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,提供的回復力不均,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范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

浮動油封的最高操作壓力要求小于 0.345MPa。較高的內外壓差會增加浮封環密封面的接觸比壓。當需要連續運轉的時候,操作壓力不能超過 0.24MPa。

3、線速度

(1)能使浮動油封密封面良好貼合的接觸比壓與浮動油封的線速度有關,其關系可以用圖表示。而影響這一關系的因素有很多,如:浮動環材質、浮封環直徑、使用溫度、潤滑油粘度、橡膠圈壓縮變形后產生的回復力等等。在低速、輕質潤滑油、當內外壓差較大、軸向間隙或擺動較大的條件下,通常增加密封面接觸比壓,以確保密封的可靠。高速條件下,潤滑油會在離心力的作用下甩離密封面,使密封面缺少潤滑,而且離心力會使浮封環密封面抬高卷起,增加背錐面的角度,使密封面接觸比壓增大。這兩種原因都容易導致密封面燒壞。所以在高線速度或高環境溫度的條件下,通常選擇降低密封面接觸比壓。浮動油封的最大線速度一般軸承鋼的浮封環要求不超過 1m/s,鑄造的浮封環要求不超過 3 m/s,并且因浮封環材料而異。也有成功使用在 7.5 m/s 的實例。當需要連續運轉的時候,線速度建議不超過
1.8m/s。當密封介質為潤滑脂的時候,浮動油封的最大線速度不能超過 0.5m/s。

(2)A 型浮動油封大多數設計的安裝間隙 A 要求為 3±0.5mm。這個安裝間隙尺寸可以測定浮封環的位置和 O 型圈的壓縮量,也就是軸向載荷。當線速度大于 4m/s 時,為了降低浮封環密封面接觸比壓,可以參考圖增大安裝間隙尺寸 A。這個圖是基于 O 型圈標準設計硬度ShoreA60 設定的,O 型圈設計硬度大于 ShoreA60 時需要進一步測定。

 

4、潤滑要求

(1)粘度范圍 SAE 10WT 到 90WT 的潤滑油都可以使用,需要根據環境溫度來選擇。一般高粘度的 SAE80 或 SAE 90 比較合適。使用極壓齒輪油時要注意有些極壓添加劑對硅橡膠的橡膠圈有害。如果使用含清潔劑的潤滑油,去垢效果會很好。在一些低轉速或擺動的應用中,也可以使用潤滑脂,最好使用礦物基潤滑脂。

(2)潤滑油不僅為浮封環密封面提供潤滑,而且還起到冷卻浮封環的作用。所以潤滑油至少要浸沒浮動油封的 1/3,才能正常潤滑冷卻浮封環。一般建議浸沒至浮動油封的 1/2~2/3 處,尤其是對材質耐磨能力一般的浮封環或表面缺少細微織構的浮封環。

(3)清潔的封閉系統能使浮動油封以最佳狀態工作。浮動油封的安裝腔體設計時至少要留有1/10 的空間作為浮動油封橡膠圈熱膨脹的補償空間。系統內必須確保不能有金屬屑、污垢等雜質。為使浮動油封能夠使用最長的時間,清潔程度可以這樣測定,一平方米表面的雜質總量不能超過 500mg,雜質大小不能超過 1mm。

 
浮動油封的磨損測定

1、鑄鐵合金浮封環和碳素合金鋼浮封環的磨損特性不同。鑄鐵合金浮封環可以自動補償磨損。其密封面接觸帶寬度大約 0.5~1mm。當磨損發生時,接觸帶會輕微的向內徑移動,如圖,它會磨損出一個球面形狀。

 

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范操作。

3、內壓穿刺

浮動油封可以在設計范圍內承受變化的內部壓力。通常內部壓力低于 1.0~1.7Bar,可以確保安全的密封。

4、不合適的浮封座設計

因為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準提供的設計數據,并按要求加工。

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、污染物包覆

在許多工作環境,浮動油封暴露在灰渣、泥漿中工作。這些污染物會聚集并板結在浮封座、浮封環和橡膠圈上。長時間會使橡膠圈擠出,污染物被反復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。 


上述為大家講解的浮動油封常見種類、安裝要點、使用及注意事項、磨損測定、失效原因分析。希望這些知識能夠給大家帶來幫助!當然,使用任何設備,使用壽命都是大家比較關注的問題,因為其壽命直接關系到工作效率,對于浮動油封來說,固然其質量很好,使用時間長了也難免會受到各種各樣的磨損以及損傷,所以,除了合理的保養之外,正確的選材等都很重要。從浮動油封的原料入手,如果使用于高溫等比較惡劣的環境中,而你選擇了低溫工況下才適用的材料,這樣使用壽命必然不長,所以,合理根據使用情況進行選材非常重要。從浮動油封自身質量出發,檢查下外觀并再量一下尺度,通常情況下,質量過關并合格的浮動油封,其使用壽命更長。從浮動油封工作介質入手,如果介質挑選欠妥,必然會加大對浮動油封的腐蝕,加速對浮動油封的損壞,所以,合理選擇工作介質至關重要。
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