旋转轴唇形橡胶密封圈骨架油封的质量控制和性能试验

技术交流

弹性体，!""#$"%$!&，’#（(）：&’!&&

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收稿日期：!""($"#$"5作者简介：高福年（’6#"7），男，山东青岛人，高级工程师，一直从事橡胶密封件的开发研究、制造工艺和测试工作，曾在国内外重要刊物上发表论文&"余篇。

旋转轴唇形橡胶密封圈（骨架油封）

的质量控制和性能试验

高福年’，石明霞!，王耀林’

（’8青岛凯通密封件有限公司，山东青岛!%%!!6；!8中油吉林石化公司研究院，吉林吉林’(!"!’

）摘

要：介绍了骨架油封质量控制的基本方法，论述了采用9.09’""-型六工位旋转轴唇形密封

圈（下述称油封）模拟台架试验台，按标准规定的技术要求或产品的使用工况对油封进行的性能试验，检验了油封的可靠性和耐久性，可指导油封的设计和制造，也可作为油封质量控制的手段之一。

关键词：质量控制；骨架油封；性能试验；径向力；摩擦扭矩中图分类号：1:(("8&

文献标识码：-文章编号：’""&$(’5#（!""#）"($""&’$"&

骨架油封主要用于密封汽车、摩托车、拖拉机等机动车的旋转轴。随着汽车行驶速度向高速方向发展，对密封的要求日益苛刻，质量要求也越来越高，为确保密封质量，满足使用要求，对油封的尺寸精度、结构参数、制造用的原材料、半成品、配套用的弹簧、制造过程中的工艺装备（设备、模具）及其工艺参数都应严格控制，严格把关。

!油封质量控制的基本方法

油封的尺寸精度即外径、高度、圆度影响油封的装配，结构参数即唇口过盈量、唇前角、唇后角、腰的厚度、长度、油封唇形口中心到弹簧的距离、弹簧槽的形状、弹簧唇的宽度等影响油封的密封性能。

笔者采用分度值"8"!的卡尺按照标准;<6=55$==规定的数值和公差或按图纸规定的要

求对油封的外径、内径、高度、圆度进行检查。油封的断面检查是将油封断面切成"8=!’8">>的薄片，用?11$-型透影仪放大’"倍对照产品图纸进行检查，可严格控制油封的结构参数。制作油封用的胶料是油封的密封体，直接与轴接触，

是影响油封密封性和耐久性的重要因素，可采用通用的橡胶物性测试仪器或设备进行硬度、拉伸强度、伸长率、热空气老化、耐介质、低温脆性、压缩永久变形的测试，并按*;／1!=’’$6%规定的项目和指标或与用户商定的指标进行评价和测试。半成品混炼胶的工艺参数如硫化的诱导期、焦烧时间、热硫化时间、平坦性、胶料的流动性、胶料与金属的粘合性、胶料收缩率的稳定性、混炼的包辊性及其胶坯制造中的压出性等工艺设计是极其重要的，应采用硫化仪、门尼粘度计并结合生产现场的观察，按照企业内部的工艺标准进行测试和判定。配套用金属骨架（见图’）是油封的主要构件，可确保油封装配不变形并且起支撑作用，确保油封各部结构参数位置的相对稳定。骨架是采用分度值"8"!的卡尺按照;<6=55$==规定的数值公差范围或产品图纸的技术要求对@’、?!、A !、B !进行测量和判定。配套用的弹簧（见图!）主要作用是提供油封的径向力，有的可占径向力的!／(，同时还可补偿橡胶老化丧失的径向力，其质量的好坏对油封的密封性和寿命都会产生严重影响，因此要采用分度值"8"!的卡尺对线径A !、径?’和长度/’、接头长度/(进行检测，弹簧&C 的定伸拉力采用"!&,的弹簧拉力机或采用挂砝码的方法进行测量并按照

!"#$%%&$$规定的数值、公差范围或图纸规定的

数值进行质量的判定。

图!

骨架结构及参数代号

图"弹簧结构及参数代号

!#!油封接触宽度的测量及判定

油封的接触宽度影响油封的唇下温升和摩擦扭矩，目前的测量方法尚不成熟也无检测标准。笔者把油封装配于空心的透明轴上用肉眼观察，对大规格的油封（内径’())以上）用卡尺测量，经过多次试验发现：接触宽度在(*+,!(*,))的油封，密封性、耐久性较好；小于(*+,))的油封，初始漏油；大于(*,))的油封，磨损严重，耐久性差。!#"油封唇下温升的测量

油封唇下温升能够反映油封的自润滑性和摩擦扭矩，而油封唇下温升与橡胶材质、唇口过盈量和轴的转速有密切关系，它的测量可为油封的结构设计和配方设计提供参考。油封唇下温升的测量：将油封装配于模拟台架上，在唇下埋装热电偶，通过传感器进行唇下温度的测量。对-"’,.#(./+的油封：当转速为/,((0／)12时，

温升为/(3；转速为+,((0／)12时，温升为/,3左右；

转速为4,((0／)12时，温升为+(3左右；转速为,(((0／)12时，温升为4(3左右。

!#$油封径向力的测定

径向力是油封很重要的性能参数，是由唇口过盈装配产生的予紧力、腰部产生的弹力、弹簧产生的紧箍力三者构成。目前，国内外大型的密封件厂多数进行径向力的测定，指导油封的结构、胶料配方的设计和质量的控制。测定仪应用较多的有4种类型，即整轴式、分割式（半轴式）和滑销式，后+种应用的较多。笔者从用日本进口的滑销式径向力测定仪与国内生产的半轴式径向力定

向仪对油封进行径向力的测定（数据有些差异），对径向力的控制指标见表/

。表!油封径向力的控制指标

轴径／))总径向力／56最

低

最

高

单位周长径向力／（6

·7)8/）最低最高

9(/*’4*+/+/+9+’(/*%4*/#(*+/#’*4$(+*$,*$///*,+4(*#/((

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有的厂家提出低速油封（!9)／:）的径向力为/,(!++(6

／7)，高速油封（9!/,)／:）的径向力为#,!/4(6／7)。笔者用滑销式径向力测定,,)).$,))./+))和,()).$())./+

))油封的径向力为$

,!/((6，这+种油封在线速度$!/+)／:的转速下都有良好的密封可靠性和耐久性，台架试验+(((;无渗漏。总之，径向力是重要的特性参数，尚有许多工作要做，用径向力数据指导油封的结构设计和企业内部的质量控制还是非常必要的。

!#%摩擦扭矩的测量

油封的摩擦扭矩是油封综合性能的特性参数，它反映唇口的摩擦情况、径向力的大小、唇下温升情况和唇口的接触宽度。影响摩擦扭矩的因素很多，特别是与油封结构、轴径、润滑介质、转速等因素有关，所以对摩擦扭矩的控制应该有标准。国内对摩擦扭矩的测定尚无定型仪器，国外大公司多数用由自己设计制作的仪器来指导油封的设计和质量控制。笔者应用日本荒井制作所制作的摩擦扭矩测定仪对内径’,))以下、4,))以上的油封进行测量。

日本荒井公司不同结构油封的摩擦扭矩与轴

径的关系见图4

、图9［/］。·

+,·弹性体

第/9卷