CN106641268A - 万向节十字轴多功能动力油封及其设计使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种动力油封，特别涉及一种万向节十字轴多功能动力油封及其设计使用方法。包括油封压圈、油封和轴，所述的油封压圈的内壁与油封相密封贴合，所述的轴的外壁与油封相密封贴合。万向节十字轴多功能动力油封及其设计使用方法结构紧凑，提高使用性能，提升传动效果。

Description

万向节十字轴多功能动力油封及其设计使用方法

技术领域

本发明是一种动力油封，特别涉及一种万向节十字轴多功能动力油封及其设计使用方法。

背景技术

油封是封油用的机械元件，又称旋转轴唇形密封圈，广泛应用于汽车、冶金、船舶、机械等行业。该油封主要有油封压圈、和橡胶油封组成。密封的基本形式按GB13871-92规定带副唇的装配型。组成油封的材料是金属骨架和橡胶弹性体构成。

现有技术中的油封存在磨损严重和时不时泄漏的问题。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，结构紧凑，提供更加出色的密封性能和使用性能的万向节十字轴多功能动力油封及其设计使用方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种万向节十字轴多功能动力油封，包括油封压圈、油封和轴，所述的油封压圈的内壁与油封相密封贴合，所述的轴的外壁与油封相密封贴合；

所述的油封的外侧设有油封唇，所述的油封的内侧设有与油封唇呈倾斜角分布的若干条凸棱或螺纹凸棱，若干条凸棱或螺纹凸棱间呈互相平行分布，所述的凸棱或螺纹凸棱与轴形成锐角接触区；

所述的油封与轴之间形成油膜。

一种根据权利要求1所述的万向节十字轴多功能动力油封的设计使用方法，按以下步骤进行：

(一)、回流油封的设计：

1、回流油封要解决的问题：

不论轴以任何方向旋转，都起回流防漏作用；在唇口接触区域内始终有油内外运动，起润滑减磨作用；

2、单向回流油封的设计：

具有回流作用，唇口的过盈量比普通油封小，径向力降低，减小了摩擦生热，提高了使用寿命；由于有主唇口线与轴接触，在停车或短时低速反转(汽车后退时的速度)也不会漏油，单向回流油封适用于同一方向高速运转下使用；在单向回流油封的唇口工作面上设计有若干条螺纹凸棱，分逆时针和顺时针两种；螺纹凸棱在唇尖部与静态唇相交，在轴旋转时，螺纹与轴接触部分产生一种与泄漏相反的压力，使将要外漏的流体返回；

3、双向回流油封的设计：

双向回流油封是在密封唇空气侧模压上数条与唇呈一定倾角的凸棱，凸棱互相平行；经修整将唇切削成要求的的内径尺寸后，部分凸棱被切断并与唇口相交，形成两对以上的回油腔；这样在唇口处左右两半圆形成对称数量、方向相反的凸棱，并呈锐角与唇口相交；当油封装配到轴上时，这些相交的凸棱便形成锐角接触区；当顺时针(或逆时针)旋转时，可将渗漏过唇口的油粒子收集入左半圆(右半圆)的锐角接触区，由于油逐渐增多引起内压增高，便产生了一种自动向里的推力，使漏出的油重新返回原有腔内，从而起密封防漏作用；

4、唇部过盈量的设计：

如果过盈量大，造成唇口过分伸张，容易老化、磨损，缩短使用寿命；如果过盈量小，则密封性能不好；因为过盈量与整个唇部径向力有关，所以应综合考虑；

5、油封材料的设计：

氟橡胶是主链或侧链碳原子上含有氟原子的饱和聚合物，具有独特的优异性能，它的特点是耐高温、耐油、强腐蚀、耐溶剂、耐天候老化、耐臭氧、透气性低、物理性能良好，可在200℃～250℃下连续工作。

6、油封的加工方法：

油封与压圈整体压注，以保证油封与压圈接触面的贴合度，能更好地控制油封变形和与压圈的同心度；

(二)、油封压圈设计：

1、压圈材料采用20Cr，调质至42～46，压圈与轴套过盈配合；

2、压圈的底平面和外圆棱角加工成R1的圆角，粗糙度1.6，以防止和减少将压圈压入轴套内孔档时不会因压装过程中机床压头与工件垂直不好及压圈放入轴套时不正而损坏或拉伤压圈及轴套的配合表面，以更好地保证压圈与轴套的形位度，同理轴套内孔口也是小圆弧过渡；

(三)、装配：

1、压圈压装前必须先将轴套和压圈进行清洗，压装时清理干净，压圈放入轴套孔口时必须放平、放正，然后启动压机将压圈压入轴套；

2、油封安装前应仔细检查，确保油封清洁和完好无损；

3、油封安装前唇口应涂抹适宜的干净润滑剂，防尘用的密封唇应涂抹适宜的润滑脂；

4、万向节十字轴在装配前应清洗干净；

5、小型号的万向节手动装入油封时，须小心、仔细地对准轴头，然后放正并轻推轴套(密封压圈已压入轴套内)到位，以免碰伤、损坏油封唇口；

6、大型号万向节因工件重应做专用安装夹具，在装配时因型号尺寸不一样，每个型号装配前须调整夹具中十字轴轴部与轴套(油封)的同心度0.1以内，进行装配；

7、通常情况下，油封的密封唇前表面应面向被密封液体；

8、安装垂直度是油封的一个特性因素，垂直度是通过把油封压进到与腔体内孔肩底端面抵住来实现。

动力密封在动态下，油封与轴的狭小接触带上，有一层液膜具有流体的动特性。这些特性包括使轴与密封件的摩擦力降低，由于该摩擦力合密封件的接触面上受到沿圆周方向的切向力作用，并产生切向变形，从面改善了动态下的润滑。该液膜有一定的厚度和形状。密封表面许多微观隆起与凹陷，在动态下相当于微小的滑动轴承板，动态下将粘性液体带入楔形间隙，形成流体动力液膜，从而起到润滑和密封作用。此理论在不断丰富和发展，但密封件实际工作状况是很复杂的。一般认为，实际工作中油封与轴接触时，接触面出现干摩擦、边界润滑和流体润滑三种情况，不断交替变动，所以即使性能很好的油封，也仍然存在磨损和微量泄漏的问题。

因此，本发明提供的万向节十字轴多功能动力油封及其设计使用方法，结构紧凑，提高使用性能，提升传动效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中单向回流油封逆时针旋转的剖视结构示意图；

图3是本发明中单向回流油封顺时针旋转的剖视结构示意图；

图4是本发明中双向回流油封的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、图2、图3和图4所示，一种万向节十字轴多功能动力油封，包括油封压圈1、油封2和轴3，所述的油封压圈1的内壁与油封2相密封贴合，所述的轴3的外壁与油封2相密封贴合；

所述的油封2的外侧设有油封唇4，所述的油封2的内侧设有与油封唇4呈倾斜角分布的若干条凸棱5或螺纹凸棱，若干条凸棱5或螺纹凸棱间呈互相平行分布，所述的凸棱5或螺纹凸棱与轴形成锐角接触区；

所述的油封2与轴3之间形成油膜6。

一种万向节十字轴多功能动力油封的设计使用方法，按以下步骤进行：

(一)、回流油封的设计：

1、回流油封要解决的问题：

不论轴以任何方向旋转，都起回流防漏作用；在唇口接触区域内始终有油内外运动，起润滑减磨作用；

2、单向回流油封的设计：

具有回流作用，唇口的过盈量比普通油封小，径向力降低，减小了摩擦生热，提高了使用寿命；由于有主唇口线与轴接触，在停车或短时低速反转(汽车后退时的速度)也不会漏油，单向回流油封适用于同一方向高速运转下使用；在单向回流油封的唇口工作面上设计有若干条螺纹凸棱，分逆时针和顺时针两种；螺纹凸棱在唇尖部与静态唇相交，在轴旋转时，螺纹与轴接触部分产生一种与泄漏相反的压力，使将要外漏的流体返回；

3、双向回流油封的设计：

双向回流油封是在密封唇空气侧模压上数条与唇呈一定倾角的凸棱，凸棱互相平行；经修整将唇切削成要求的的内径尺寸后，部分凸棱被切断并与唇口相交，形成两对以上的回油腔；这样在唇口处左右两半圆形成对称数量、方向相反的凸棱，并呈锐角与唇口相交；当油封装配到轴上时，这些相交的凸棱便形成锐角接触区；当顺时针(或逆时针)旋转时，可将渗漏过唇口的油粒子收集入左半圆(右半圆)的锐角接触区，由于油逐渐增多引起内压增高，便产生了一种自动向里的推力，使漏出的油重新返回原有腔内，从而起密封防漏作用；

4、唇部过盈量的设计：

如果过盈量大，造成唇口过分伸张，容易老化、磨损，缩短使用寿命；如果过盈量小，则密封性能不好；因为过盈量与整个唇部径向力有关，所以应综合考虑；

5、油封材料的设计：

氟橡胶是主链或侧链碳原子上含有氟原子的饱和聚合物，具有独特的优异性能，它的特点是耐高温、耐油、强腐蚀、耐溶剂、耐天候老化、耐臭氧、透气性低、物理性能良好，可在200℃～250℃下连续工作。

6、油封的加工方法：

油封与压圈整体压注，以保证油封与压圈接触面的贴合度，能更好地控制油封变形和与压圈的同心度；

(二)、油封压圈设计：

1、压圈材料采用20Cr，调质至42～46，压圈与轴套过盈配合；

2、压圈的底平面和外圆棱角加工成R1的圆角，粗糙度1.6，以防止和减少将压圈压入轴套内孔档时不会因压装过程中机床压头与工件垂直不好及压圈放入轴套时不正而损坏或拉伤压圈及轴套的配合表面，以更好地保证压圈与轴套的形位度，同理轴套内孔口也是小圆弧过渡；

(三)、装配：

1、压圈压装前必须先将轴套和压圈进行清洗，压装时清理干净，压圈放入轴套孔口时必须放平、放正，然后启动压机将压圈压入轴套；

2、油封安装前应仔细检查，确保油封清洁和完好无损；

3、油封安装前唇口应涂抹适宜的干净润滑剂，防尘用的密封唇应涂抹适宜的润滑脂；

4、万向节十字轴在装配前应清洗干净；

5、小型号的万向节手动装入油封时，须小心、仔细地对准轴头，然后放正并轻推轴套(密封压圈已压入轴套内)到位，以免碰伤、损坏油封唇口；

6、大型号万向节因工件重应做专用安装夹具，在装配时因型号尺寸不一样，每个型号装配前须调整夹具中十字轴轴部与轴套(油封)的同心度0.1以内，进行装配；

7、通常情况下，油封的密封唇前表面应面向被密封液体；

8、安装垂直度是油封的一个特性因素，垂直度是通过把油封压进到与腔体内孔肩底端面抵住来实现。

Claims (2)

1.一种万向节十字轴多功能动力油封，其特征在于：包括油封压圈(1)、油封(2)和轴(3)，所述的油封压圈(1)的内壁与油封(2)相密封贴合，所述的轴(3)的外壁与油封(2)相密封贴合；

所述的油封(2)的外侧设有油封唇(4)，所述的油封(2)的内侧设有与油封唇(4)呈倾斜角分布的若干条凸棱(5)或螺纹凸棱，若干条凸棱(5)或螺纹凸棱间呈互相平行分布，所述的凸棱(5)或螺纹凸棱与轴形成锐角接触区；

所述的油封(2)与轴(3)之间形成油膜(6)。

2.一种根据权利要求1所述的万向节十字轴多功能动力油封的设计使用方法，其特征在于按以下步骤进行：

(一)、回流油封的设计：

1、回流油封要解决的问题：

不论轴以任何方向旋转，都起回流防漏作用；在唇口接触区域内始终有油内外运动，起润滑减磨作用；

2、单向回流油封的设计：

具有回流作用，唇口的过盈量比普通油封小，径向力降低，减小了摩擦生热，提高了使用寿命；由于有主唇口线与轴接触，在停车或短时低速反转(汽车后退时的速度)也不会漏油，单向回流油封适用于同一方向高速运转下使用；在单向回流油封的唇口工作面上设计有若干条螺纹凸棱，分逆时针和顺时针两种；螺纹凸棱在唇尖部与静态唇相交，在轴旋转时，螺纹与轴接触部分产生一种与泄漏相反的压力，使将要外漏的流体返回；

3、双向回流油封的设计：

双向回流油封是在密封唇空气侧模压上数条与唇呈一定倾角的凸棱，凸棱互相平行；经修整将唇切削成要求的的内径尺寸后，部分凸棱被切断并与唇口相交，形成两对以上的回油腔；这样在唇口处左右两半圆形成对称数量、方向相反的凸棱，并呈锐角与唇口相交；当油封装配到轴上时，这些相交的凸棱便形成锐角接触区；当顺时针(或逆时针)旋转时，可将渗漏过唇口的油粒子收集入左半圆(右半圆)的锐角接触区，由于油逐渐增多引起内压增高，便产生了一种自动向里的推力，使漏出的油重新返回原有腔内，从而起密封防漏作用；

4、唇部过盈量的设计：

如果过盈量大，造成唇口过分伸张，容易老化、磨损，缩短使用寿命；如果过盈量小，则密封性能不好；因为过盈量与整个唇部径向力有关，所以应综合考虑；

5、油封材料的设计：

氟橡胶是主链或侧链碳原子上含有氟原子的饱和聚合物，具有独特的优异性能，它的特点是耐高温、耐油、强腐蚀、耐溶剂、耐天候老化、耐臭氧、透气性低、物理性能良好，可在200℃～250℃下连续工作。

6、油封的加工方法：

油封与压圈整体压注，以保证油封与压圈接触面的贴合度，能更好地控制油封变形和与压圈的同心度；

(二)、油封压圈设计：

1、压圈材料采用20Cr，调质至42～46，压圈与轴套过盈配合；

2、压圈的底平面和外圆棱角加工成R1的圆角，粗糙度1.6，以防止和减少将压圈压入轴套内孔档时不会因压装过程中机床压头与工件垂直不好及压圈放入轴套时不正而损坏或拉伤压圈及轴套的配合表面，以更好地保证压圈与轴套的形位度，同理轴套内孔口也是小圆弧过渡；

(三)、装配：

1、压圈压装前必须先将轴套和压圈进行清洗，压装时清理干净，压圈放入轴套孔口时必须放平、放正，然后启动压机将压圈压入轴套；

2、油封安装前应仔细检查，确保油封清洁和完好无损；

3、油封安装前唇口应涂抹适宜的干净润滑剂，防尘用的密封唇应涂抹适宜的润滑脂；

4、万向节十字轴在装配前应清洗干净；

5、小型号的万向节手动装入油封时，须小心、仔细地对准轴头，然后放正并轻推轴套(密封压圈已压入轴套内)到位，以免碰伤、损坏油封唇口；

6、大型号万向节因工件重应做专用安装夹具，在装配时因型号尺寸不一样，每个型号装配前须调整夹具中十字轴轴部与轴套(油封)的同心度0.1以内，进行装配；

7、通常情况下，油封的密封唇前表面应面向被密封液体；

8、安装垂直度是油封的一个特性因素，垂直度是通过把油封压进到与腔体内孔肩底端面抵住来实现。