摘　要：通过对旋转轴唇形密封圈4种流体动力沟槽结构返油能力的试验研究，验证了单向变截面沟槽油封有明显的返油“泵吸效应”及其密封作用。
　　关键词：旋转轴唇形密封圈；流体动力沟槽；单向变截面沟槽油封
　　旋转轴唇形密封圈（以下简称油封）已广泛用于各类机械设备旋转部位的密封。随着现代化技术装备和轿车行驶速度的不断提高，对油封的密封技术性能的要求越来越苛刻，以保证在高速旋转和高温条件下具有更可靠的密封性能。
　　为了提高油封的密封性能，除了采用合适的材质和精确的尺寸外，研究开发油封新的结构也是一项重要的内容。国内外在油封的返油结构上先后已研究开发了多种流体动力沟槽结构，其中包括单向沟槽、双向沟槽、正弦波沟槽、“八”字形沟槽、三角凸台沟槽及“X”形沟槽等。通过模具上开设的各种沟槽结构，在油封唇口的空气侧面上形成各种结构的凸棱回油线，在高速旋转情况下，这些回油线产生“泵吸效应”，将从油封唇口油侧泄漏到空气侧的油返回到油的一侧，以保证密封作用。这些结构基本上满足各种单向、双向旋转轴密封的要求。
　　近年来，为了进一步提高油封的密封性能，国外又在单向流体动力沟槽结构的基础上开发出一种新的结构———单向变截面流体动力沟槽油封，增强“泵吸效应”，提高密封能力。本文介绍几种沟槽结构的返油功能的对比试验来考察研究这种新型的沟槽油封的密封性能。
　　1　实验部分
　　1.1油封样品的制备
　　用模压工艺制造规格为Ø85×105×12（mm）的全包氟胶油封（制品经二段硫化）。
　　硫化后的氟胶油封配上合适的弹簧再装在特制的有机玻璃透镜上进行唇口接触图形的检查，确保油封唇口处形成连续的静态接触带和均匀间隔的回油线端部接触，这两部分的接触图形应相互相切或相交。
　　1.2油封的结构
　　样品示意图见图1、图2、图3和图4。 　　1.3返油试验装置原理和测试
　　返油装置以青岛机床厂生产的油封模拟试验台进行改装，加接一个透明的A油腔即可，该返油试验装置原理见图5。 　　返油试验测试方法：
　　返油量测定：试验开始时在油封唇口空气侧即A油腔中加入一定量的油作为返油用的油。在试验期间，旋转轴高速旋转时由于“泵吸效应”油封唇部的凸棱结构将会把A油腔中的油泵吸到油封的另一侧———B油腔，经过一定时间后测量A油腔中油的减少量即为返油量并换算成每分钟的克数。
　　温度测定：以测量B油腔的油温为准。
　　1.4试验条件
　　转速：按设备规定的5个转速档进行，转速r•mm^-1分别为1127、2414、2700、3102、5785转。
　　温度：由室温自然升温。
　　时间：在每一种转速条件下持续运转115h后计量。
　　介质：CD40机油（普通双向沟槽油封为22^#透平油）。
　　2　试验结果和讨论
　　试验结果分别见表1和图6。 　　从表1和图6可以看出：
　　（1）单向变截面沟槽油封的返油能力Z强，达10～15g•min^-1。而过去一般认为较好的单向沟槽油封的返油量Z大也仅为1～3g•min^-1。各类结构的油封返油能力强弱的次序为：
　　单向变截面沟槽>正弦形沟槽>单向沟槽>双向沟槽。
　　（2）返油量随旋转轴的转速不同而不同，从图6中可看出，随转速增大其返油量也增加；当转速增大到某个范围时，例如（2000～4000）r•min^-1，返油量达到Z大值;之后随着转速的增大呈下降趋势。
　　（3）从油的温度上升趋势看，也是单向变截面沟槽油封和正弦沟槽油封的油温温升要慢一点，这对延长油封的使用寿命有利。
　　3　结论
　　（1）返油能力Z强的为单向变截面沟槽油封，其次为正弦形沟槽油封。单向变截面沟槽油封的返油能力要比目前常用的一般单向沟槽油封高10～20倍，将大大有助于提高新结构油封的密封可靠性。
　　（2）单向变截面沟槽油封的旋转摩擦生热小，有利于延长油封的使用寿命。