谈橡胶油封在汽车上的应用

谈橡胶油封在汽车上的应用

陆刚

油封是汽车上的重要部件，其质量直接影响车辆的正常运行。橡胶油封也称橡胶密封圈，其功能是防止润滑油泄漏和阻止异物侵入机器内部，现已作为标准件来供应。从材料上分它有橡胶油封、皮革油封和塑料油封。在汽车上以橡胶油封用得最多。

1.橡胶油封的功能及特征

橡胶油封的作用是防止发动机、变速箱、车轿中的润滑油泄漏，以及外部灰尘杂质进入机内，以保护轴承和齿轮等零部件的正常工作，从而提高汽车的行使里程。橡胶油封通过柔性密封唇与轴或壳体接触,防止轴承滑油泄漏,也可防止外部尘土和泥水等外来物侵入。油封的扭矩比较低,密封性好,容许轴有一定的偏心度，适应高速运转油封形态小,结构简单,安装拆卸方便,价格低,通过材料的选择可适应多种

介质和宽域的温度范围。

橡胶油封具有耐磨耗、耐热、耐老化等特点。其功能是防止润滑油从孔与轴之间的配合间隙处向外泄漏；又防止灰尘杂质进入机器内部。油封的质量好坏集中反映在漏油上。国外油封已达到每小时只漏0.002g油，即11h才漏一滴油。不同橡胶材料作油封的性能不同,其中聚硫橡胶、丁腊橡胶是制作油封的理想材料。与其它材料相比，橡胶油封的优点是体积小、成本低、效果好，安装方便、适用温度范围广。工作时，油封唇口与轴的界面间产生一定厚度油膜，从而起到密封作用。径向力的大小直接影响油膜厚度，而油膜超过一定厚度即造成泄漏。因此，径向力是油封起到密封作用的关键。油封是汽车发动机与底盘的重要部件，其质量直接影响发动机的启动与运转和汽车的正常运行。

2.橡胶油封的结构和密封原理

橡胶油封又称唇形油封。其内径比轴径小，装置后，因夹紧力和弹簧附加力，油封对轴作用径向力，使油封唇口贴紧轴表面。广泛用于汽车、拖拉机等内燃机系统。车用油封通常由橡胶、钢板骨架及螺旋弹簧构成。骨架式橡胶油封是在密封圈内加一个金属骨架,制作时一般是用一种薄铁环作为骨架,用耐油性能好的丁氰橡胶整个包起来，埋在耐油橡胶的密封圈体内，在模型中加热硫化而成。压模出两个唇口和轴颈接触，其中只有一道唇口有弹簧，以存贮润滑油。无弹簧圈的唇口则以防止尘土侵入。发动机高速运行时，其机体外壳必然沾有灰尘泥沙等杂质，而机体内的机油润滑并冷却着运动零件．因此车用油封的主要功能是防止润渭油从孔与轴之间的配合间隙处向外渗漏，同时防止灰尘及杂质进入机体内部。

橡胶油封是由高分子弹性材料制成，唇边刃口具有较大的回弹能力,其密封接触面很窄,且接触压力分布均匀，再加上箍紧的弹簧,使唇口对轴颈具有较好的追随补偿性能。发动机工作时，机体内的润滑油随转动的轴被带上轴颈与油封唇口处。在油封唇口的弹性压力及润滑油的飞溅惯性作用下，其接触面形成了一层牢固的润滑油膜，这样既封住了油不往机体外泄漏,又使唇口得到可靠的润滑。因此油封能以较小的唇口径向力获得良好的密封效果。

油封看起来很简单,常装于某一零件上固定不动。但实际上它是一种摩擦件，其

使用寿命受多种因素的影响，容易老化、变形与损坏，尤其是装于曲轴、输入轴、输出轴等处的油封，其线速度很高，这必然使油封唇面产生高温和磨耗。其中旋转转速对唇面有一定的影响，另外，轴外圆面粗糙度、偏心度、轴向间隙、油封唇面与轴的接触压力大小、润滑油的种类、质量、黏度、水份、酸性物质和污物等，都会对油封唇口面的密封产生不同程度的影响。油封在自由状态下,唇口内径一般都比轴颈小,其比值因实际使用工况(即使用温度、零件的旋转速度、零件的轴向间隙等)的不同而异。

3.橡胶油封的规格、种类及表示方法

汽车用油封可分为旋转用和往复用油封。油封按汽车部位分曲轴油封(前、后)、齿轮箱油封、凸轮轴油封、轮毂与半轴油封、气门导杆油封及减震器油封。

橡胶油封现已作为标准件来供应。从材料上分它有橡胶油封、皮革油封和塑料油封。在汽车、拖拉机上以橡胶油封用得最多。从结构上分，它有骨架式、无骨架式、包胶式及包铁式，而以骨架式油封用得最多。橡胶油封的种类繁多，没有一个统一的分类方法，兹归纳如下：

按有无流动体动力回油效应分：普通光面油封；唇部有回油花纹的流体力学油封。

按工作方式分：旋转轴用油封(内密封)；旋转壳体用油封(外密封)；往复轴用密封(一般作防尘装置)。

按有无金属骨架和骨架位置分：金属骨架油封，包括外周橡胶型油封(金属骨架嵌入橡胶之间或金属骨架内露)，外周金属型油封(金属骨架内周有橡胶型和无橡胶型)，装配式油封，无金属骨架油封(外周用较硬的橡胶或胶布补强，可以切开安装使用)。

按有无金属弹簧分：有弹簧型油封(带状弹簧或指状弹簧)，无弹簧型油封。

按密封唇多少分：按唇口的形状又分为普通型及双口型。普通型只有一个唇口,并在唇口后面装有弹簧圈,以增加唇口对轴表面的压力,使唇口对轴颈具有较好的自动补偿作用，故称自紧油封，可存贮低黏度的润滑油。单唇式油封，复唇式油封(有防尘唇或分隔两种介质的双密封唇等)。

按旋转线速度分：骨架式橡胶油封按轴的线速度分为低速型、中速型和高速型。低速油封(线速度<8m/s)，中速油封(线速度8～17m/s)，高速油封(线速度>17m/s)。

汽车上常用的是骨架式橡胶油封，其规格用d×D×H（内径×外径×厚度）来表示,如半轴油封代号为SD50×72×12，它表示该油封为低速双口型，内径为50mm,外径为72mm,厚度为12mm；有时还在尺寸之前标有汉语拼音字母：PD（低速普通型）、PG（高速普通型）、SD（低速双口型），DG（高速双口型）、W（无弹簧型）等。还有一种常用油封为○形橡胶密封圈，规格用内径（或外径）×断面直径表示；有时在尺寸之前加上字母E、G分别表示装于运动件和固定件。油封使用一段时间后容易老化变形、损坏，最好定期更换同一规格型号的产品，以免发生故障而影响整车的使用性能。骨架式橡胶油封的规格型号见表1;常见汽车使用的油封规格和类型见表2。

4.橡胶油封的性能、要求和检修

(1)对车用橡胶油封的性能要求。常见影响油封工作性能的主要因素,包括油封用橡胶材料的影响，轴的影响(表而光洁度,即粗糙度)、表面状态(划痕、腐蚀等)、轴的椭圆度、轴的偏心跳动、轴的震动)温度的影响，压力的影响,速度的影响，被密封流体的影响．结构的

表1

影响,安装因素的影响。

对橡胶油封的性能要求

是使用寿命长，汽车行驶

15万km不漏油，实现所

有配件(包括橡胶件)免

维护的目标；减少毒性物

质(废气、油)排放。节约

油料、燃油；耐新的油品

添加剂，无铅汽油和齿轮油，R134A；耐高温(100℃,瞬间温度300℃)；结构更优(动力回流油封,外露或部分外露金属骨架型，唇口包覆PTFE薄膜,结构尺寸最佳设计)。

要使油封在发动机的机体中起到良好的密封作用,第一，必须保证油封本身的质量要稳定可靠,其规格尺寸、形状、橡胶的品质以及弹簧的弹力等都应符合发动机的设计要求和使用要求；第二，必须保证油封处于正确的安装状态。通常原则是：油封的外径应大于座孔内径约0.20mm～O.30mm．其座入口处的倒角为l×30°或

1.5×30°以利于油封的顺利装配。如配合过盈量太小,当机件受热膨胀后，其配合面失去过盈而产生松动；若配合过盈量太大，则会使油封的外圆产生切边而损伤油封。过盈量过小或过大,都会造成油封与座孔的配合面出现渗漏。特别应指出,内圈刃口是油封最关键的工作部位,若刃口直径过大(指与轴颈的配合过松)、油封本身橡胶弹性差或弹性不足，均会导致油封与轴颈之间的密封性能下降，严重时会失去密封作用；当其刃口直径过小(指与轴颈的配合过紧)、弹簧弹力过大或橡胶材质差(多数为再生榜胶制品)、组织僵硬等,则会因油封对轴颈的接触压力过高，润滑油不易在油封刃口与轴颈之间形成良好的润滑油膜，造成摩擦力急剧增加,使油封唇口处产生过热现象而加速油封内圈橡胶的老化和龟裂,严重影响油封的密封功能。由此可见,正确的安装状态是油封工常使用的最基本的条件,应高度重视。