油封介绍

油封
•概述 •原理 •结构 •材料
油封概述
密封分类 应用实例 油封基本构成
密封分类
动密封 密封装置
静密封
接触型密封
油封 机械密封 成型密封件
其他
唇形密封件（U，V） 挤压密封件（O）
非接触型密封 金属型密封垫 非金属型密封垫
•磁流体密封 •迷宫式密封
•橡胶包覆金属垫 •金属O型圈 •金属平垫片
◎
◎
ATF
◎
◎
△
◎
BRAKE FLUID
△
×
◯
△
FUEL （GASOLINE）
◯
×
×
◎
GREASE (Lithium)
◎
◎
◎
◎
◎ good、 ◯ conditionally acceptable、 △ not recommended 、 × poor
橡胶
汽车应用
NBR ACM VMQ
•减震器 •助力转向 •车架轮毂 •发动机 •传动系 •泵、马达 •发动机后 •控制件
材质 NBR
ACM
•高经济性 •应用范围广 •使用温度受限制
•耐高温性比NBR佳 •不耐刹车油和燃油
特性
VMQ FKM
•耐高温性比ACM佳 •极好的耐低温性 •耐油耐酸碱性差
•耐高温性优 •耐油性优
成本 低
高
NBR（丁腈橡胶）
耐油性 耐碱性 耐酸性 耐水性 耐侯性 耐磨性
优
耐矿物油耐磨性好，
油封使用多，不能使
大的热膨胀或玻璃态转变温度附近运行。弹性降低，静压力传递受阻
应力松弛——接触应力减小
常用橡胶
油封常用橡胶有NBR、FKM、ACM等。 耐油性不包括磷酸酯系列、水-乙二醇系列
等难燃性液压油。 温度：低温指T10；高温指70小时空气热老
化，拉伸强度变化±30％，伸长变化－50 ％，硬度变化±15°。
良
用于酮类及脂类极性
良
溶剂中。
良
温度-40℃~125℃
可
优
HNBR（氢化丁腈橡胶）
耐油性 耐碱性 耐酸性 耐水性 耐侯性 耐磨性
优
提高耐热性、耐油性
及耐侯性。
良
温度-25℃~140℃
良
良
良
优
ACM（丙烯酸酯橡胶）
耐油性 耐碱性 耐酸性 耐水性 耐侯性 耐磨性
优
耐热比硅胶稍差，但
耐侯性好，耐水性耐
压力分布 橡胶特性 油膜 泵吸
橡胶唇口与轴之间形 成一层很薄的油膜， 在充分润滑的情况下， 其摩擦系数仅为干涸 状态下的二十分之一 到三十分之一，大大 降低了摩擦力，有效 地提高油封的使用寿 命。
泵吸效应
SEAL LIP
AIR SIDE Lip Contact Area
FLUID SIDE
优
弹性差，耐伤性差。
温度-65℃~260℃
优
优
优
优
Sealing fluid
ENGINE OIL （SAE３０） GEAR OIL
Nitrile Rubber ＮＢＲ
Polyacrylate Rubber ＡＣＭ
◎
◎
◎
◎
Silicone Rubber ＶＭＱ
◎
△
Fluoroelastomeric Rubber ＦＫＭ
SC
无防尘唇 主唇口带弹簧 外径包胶
TB
有防尘唇 主唇口带弹簧 外径露骨架
SB
无防尘唇 主唇口带弹簧 外径露骨架
KC、KB
有防尘唇 主唇口无弹簧 外径包胶
有防尘唇 主唇口无弹簧 外径露骨架
VC、VB
无防尘唇 主唇口无弹簧 外径包胶
无防尘唇 主唇口无弹簧 外径露骨架
往复油封
Q:Leak rate (cm3/s) D:Rod diameter (cm) U:Velocity (cm/s) μ:Oil viscosity (kg·s/cm2)
Oil Side
|dp/dx|maxP: Max pressure gradient at oil side (kg/cm3) |dp/dx|maxM: Max pressure gradient at air side (kg/cm3)
*Pressure gradient to be determined by lip angles
|dp/dx|maxP |dp/dx|maxM
唇口形状
唇口与轴有过盈
唇口与轴接触面为带 状
唇口压力分布，油侧 大于空气侧
唇口形状
S>0 R>0 α>β
油封结构形式
唇口结构 外周结构 其他辅助装置
Ｑ2
OIL FLOW
Ｑ1
Oil
上图为油封的安装状态，油封 与轴之间的摩擦力主要取决于 如下因素：轴与油之间的压力、 接触面积、摩擦系数和轴的转 速。如上图所示，在同等条件 下，唇口材料A在微观状态下有 较多的凹凸，有更好地润滑状 态，因此能够形成一层充分的 油膜，从而降低摩擦系数，提 高油封的耐磨性。同时由于油 封设计产生的压力差，该油膜 能够达到一种“微观泵”的效 果。
冲压
骨架
弹簧
绕弹簧
绕簧机
弹簧
弹簧
成型
模压
修剪
套簧
检查
完成
模压
修剪
完成
Hale Waihona Puke Baidu
Q=πDU[(μU/ |dp/dx|maxP)1/2 -(μU/ |dp/dx|maxM)1/2] …(1)
Air Side
|dp/dx|maxP< |dp/dx|maxM : Leaking condition |dp/dx|maxP> |dp/dx|maxM : Sealing condition
弹簧、金属骨架
润滑油、脂 水 水蒸气 海水 酸 碱
碳钢 SWC\SWP SPCC\SPHC
○• × × × × ×
不锈钢
304
316
○
○
○
○
○
○
×
○
×
○
○
○
油封的制造过程
模具 橡胶 骨架 弹簧 成型
模具
模具制造
型腔
模具制造
模具型腔
橡胶
橡胶混炼出片
混炼
橡胶块. 橡胶块
骨架
带钢
冲压
骨架
差
酸碱性比丁腈胶差。
可
温度-25℃~150℃
可
优
优
VMQ（硅橡胶）
耐油性 耐碱性 耐酸性 耐水性 耐侯性 耐磨性
良
优良的耐热性耐寒性
与耐侯性，其他较差。
差
温度-60℃~225℃
可
可
优
良
FKM（氟橡胶）
耐油性 耐碱性 耐酸性 耐水性 耐侯性 耐磨性
优
超过硅橡胶的耐热性，
优良的耐油性和耐化
可
Spring : SWP
减震器油封
气弹簧油封
【构造图】 【油封装配部构造】
气弹簧
油 氮气
活塞杆
导向环 油封 阀 活塞 活塞 槽
游动活塞
油封材质
弹性体 骨架 弹簧
密封弹性体
低杨氏模量E和大断裂伸长率（>100%）
适应密封腔体和配合面的大制造公差，保持可接受的接触力
接近0.5的理论极限泊松比υ
学药品性。各种性能
良
平衡性最佳。
良
温度-20℃~250℃
优
优
EPDM（三元乙丙橡胶）
耐油性 耐碱性 耐酸性 耐水性 耐侯性 耐磨性
差
耐水性、耐极性溶剂
耐无机药品性优良，
良
耐油性差。
良
温度-40℃~125℃
优
优
良
PTFE（聚四氟乙烯）
耐油性 耐碱性 耐酸性 耐水性 耐侯性 耐磨性
优
各种耐受性均优。
动面）
密封 唇部
密封唇是柔性弹性体，机械振动及密封流体的压力变化的 影响下，保持唇部和轴表面接触，保持稳定密封作用。弹 簧可提高密封唇紧迫力。
防尘 防止灰尘侵入。 唇部
配合部
油封固定在腔体孔中，防止流体从油封外周面于腔体内表 面接触面泄露。
金属骨架是当油封固定在腔体内时，起保持配合力的作用。
油封原理
旋转油封
设计
类型
应用
SC
润滑油
SB
(无尘)
TC TB
润滑油 (有尘)
VC 油脂 (无尘) VB
KC
油脂 (有尘)
KB
JIS B2402 JASO F 401 ISO 6194
S
S
TYPE1
SM
SM TYPE2
D
D
TYPE3
DM
DM TYPE4
G
G
GM GM
P PM
TC
有防尘唇 主唇口带弹簧 外径包胶
气门油封
Valve Stem Seals
Cam Shaft
Exhaust Valve
Ignition Plug
Valve Spring Valve Guide
Inlet Valve
Cylinder Head
Type 1
Type 2
Type 3
Type 4
Rubber : FKM Metal Case : SPCC
•发动机
FKM •气门油封
其他应用
•通用机械 •农机 •家用电器 •火车轴
•食品工业
•船用 •航空变速箱
关于发动机油封用的材料
良
普通
劣
5
3
1
①耐热性良
5
唇部硬化
4
耐伤性良
3
2
唇部压伤
1
②耐油性良
唇部劣化
0
⑤刚性小
追随性不足 摩擦力大
③耐寒性良
低温漏油
④耐磨耗性良 过大磨耗
异物磨耗
图 各材料的特征
ACM VMQ FKM PTFE
可压缩性类似于液体，能够向各个方向均匀传递流体静压力
结合不可压缩性的低剪切模量G
在不改变体积的情况下容易改变形状
弹性体的问题
化学退化 物理变化
弹性体的化学退化
接触的流体引起的化学退化 •分子量变化——多余交叉链，交叉链断裂 •弹性体复合材料成分的浸出
热退化
物理变化导致的问题
流体吸入 热膨胀——影响配合，过分填充 结构变化——永久变形、玻璃化改变E和尺寸 热变性质——强度降低，E升高 硬度变化 压缩永久变形 收缩——成分析出 密封接触应力的临时损失
•纸质密封垫 •O型圈、方形圈 •橡胶密封垫 •液体密封
应用举例
发动机 变速箱 减震器 传动轴 气弹簧 通用机械 家用电器
油封基本构成
油封
合成橡胶 金属环 弹簧
大气侧
軸 轴
嵌合部
金属环
腔体
弹簧
密封对象侧
ダストリップ部
油封唇部
尘 唇 部 主唇端部
油封各部位作用
各部位作用
唇 唇端 斜楔形状，在端部处挤压轴表面，起到密封流体的作用。 部 部（滑