一是唇口對(duì)軸的過(guò)盈量產(chǎn)生的徑向力Fr1;

二是油封腰部彈性變形產(chǎn)生的徑向力Fr2

三是油封彈簧產(chǎn)生的徑向力Fr3.

唇口總的徑向力(N/mm)為：Fr=Fr1+Fr2+Fr3(6-1)

其中Fr1=ΔEW/R2

Fr2=ΔES2/4L3

Fr3=F3/R

式中Δ—唇口過(guò)盈量之半，單位為mm;Δ=(d0-d)/2,d0為軸直徑，d為油封唇直徑;

E—橡膠彈性模量，單位為MPa;

W—冠部截面積，單位為mm2;

R—軸的半徑，R=d0/2,單位為mm;

S—腰部厚度，單位為mm

L—腰部長(zhǎng)度，單位為mm;

F3—彈簧工作張力，單位為N。

摩擦力矩

旋轉(zhuǎn)軸油封的密封性能，是由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下軸與油封唇機(jī)器及其界面油膜相互接觸而實(shí)現(xiàn)的。這種接觸狀態(tài)是油封密封各因素的綜合表現(xiàn)。所以研究其接觸摩擦的動(dòng)態(tài)特性及有關(guān)影響因素是油封設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作。油封的旋轉(zhuǎn)摩擦特性主要表現(xiàn)在摩擦力矩和摩擦發(fā)熱兩個(gè)方面：

油封的摩擦力矩用下式：

T=fFrR×10-3(6-2)

　　式中T—摩擦力矩，單位為N.M;

　　Fr—全周徑向力，單位為N;

　　R—軸的半徑，單位為mm;

　　f—唇口與軸的摩擦因數(shù)，與密封介質(zhì)種類、軸徑大小和油封的橡膠材料等有關(guān)，一般去f≈0.2～0.5.

　　油封的摩擦力矩及摩擦因數(shù)，目前尚不能預(yù)先計(jì)算出來(lái)，需借助摩擦力矩試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)定摩擦力矩，一方面可以預(yù)示油封的工作壽命，同時(shí)可根據(jù)摩擦力矩的數(shù)值按式6-2計(jì)算出摩擦因數(shù)f，進(jìn)而判別油封唇口的摩擦工況。

　　油封在開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力矩較大，而后逐漸下降，大約經(jīng)1h左右而趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)橛头膺\(yùn)轉(zhuǎn)初期唇口與軸的接觸狀態(tài)及油膜尚不穩(wěn)定，唇的溫度較低，油的粘度較大，因而摩擦力矩值高。隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，這些因素逐漸趨于穩(wěn)定，唇口因摩擦溫度升高，油的粘度下降，摩擦力矩逐漸下降而至穩(wěn)定。

油封的摩擦力矩曲線(油溫50℃，旋轉(zhuǎn)頻率3000r/min)

　　影響摩擦力矩的因素有油溫，徑向力和膠料等。油溫高時(shí)，油封的摩擦力矩降低(圖6-18)，這是由于當(dāng)油溫增高時(shí)，油的粘度下降，油的摩擦因數(shù)降低，唇口材料變軟，彈性模量下降，從而使摩擦力矩值降低。

　　徑向力增加油封的摩擦力矩也增大，這是由于當(dāng)徑向力增大時(shí)，油封唇口對(duì)軸的接觸壓力也增大，減薄了油膜的厚度，因而增加了油封的摩擦力矩值。

　　不同的膠料對(duì)摩擦力矩也有一定影響。丁晴橡膠、硅橡膠和丙烯酸酯橡膠在徑向力相差不大的條件下測(cè)定的摩擦力矩值。結(jié)果表明，硅橡膠油封的摩擦力矩zui小，丁晴橡膠和丙烯酸酯橡膠油封摩擦力矩相差不大。其原因是硅橡膠本身自潤(rùn)滑性能較好，受熱后膠料易變軟，彈性模量下降，油封徑向力降低，因而導(dǎo)致摩擦力矩的降低。一般硅橡膠油封使用壽命比較長(zhǎng)，這是一個(gè)很重要的因素。