旋转轴油封位置为什么推荐淬硬?

学术   2024-10-08 21:25   上海  

关于旋转骨架油封相关的一些重要话题我们已经讲过多期了,大家可以在文章底部点击“油封”合集标签查看。今天我们串联之前的几篇知识再来简单的说说与油封配合位置处的轴表面为什么推荐要淬硬?

我们在“漏油分析 - 油封失效形式”一篇中提到过一种失效形式,如下图所示,就是轴表面油封配合处发生了严重磨损。这在一些工作在高速旋转、高温、高压环境下且长时间连续运转的设备中还是比较常见的,一般油封拆掉后可在轴上看到摩擦留下的黑色痕迹,严重的会磨出凹坑。

为了避免这种现象的发生,通常会要求使用表面淬硬的轴。淬硬的深度一般为0.3-1.5mm,表面硬度一般在HRC55-65之间,表面光洁度Ra0.2-0.8μm之间。
一方面,淬硬后的轴可以有效的防止由于硬质颗粒或杂质的侵入而造成的表面划伤。在“骨架密封的方向你装对了吗?”一文中我们提到了油封的泵吸效应,当轴高速旋转时,这种泵吸效应在保证不漏油的同时,也容易在外侧积聚杂质和灰尘,淬硬的轴可以减少这种污染物带来的磨料磨损。
另外一方面,有同学可能遇到过油封工作环境非常良好、无无杂质侵入也会发生轴磨损的问题。实际中,轴高速旋转时,油封起到了对轴表面进行抛光的作用,当轴的表面硬度低于HRC45时,这种抛光效应更为明显。抛光后的轴表面粗糙度非常小,我们在“油封密封效果与粗糙度的关系”中提到过,粗糙度不是越小越好,由于没有微观的凹坑来存储润滑油脂,反而降低了动态油封的有效性,会增大磨损。
抛光后的表面造成的润滑不良使得唇部热量积聚,在“油封材料丁腈橡胶NBR、氟橡胶FKM怎么选?”中我们提到了油封唇部温度分布情况,当存在磨损、润滑不良时唇口的异常高温会造成轴配合表面的硬度进一步下降,形成恶性循环,进一步加速轴的磨损。

如果轴表面淬硬,则配合表面不易被油封抛光,唇部的润滑状态也能较好的保持住,从而提高了密封的有效性和使用寿命。这里需要注意的就是淬硬后轴上对应油封位置的粗糙度一定要符合要求,否则粗糙度超差时,淬硬后的轴反而会造成油封的快速磨损。

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