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【机械设计】史上最全骨架油封的安装方法及注意事项,收藏起来慢慢看!

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 油封是密封用机械元件,又称旋转轴唇形密封圈,机械的摩擦部分由于在机械运转时有油进入,为防止这些油从机械的间中泄漏而使用油封。常见的为骨架油封。    

一、油封表示方法

常见的表示方法:油封类型-内径-外径-高度-材料 如:TC40*62*12-NBR 表示:双唇内骨架油封,内径40、外经62、厚度12,材料为丁腈橡胶的油封。

骨架油封的材质

丁腈橡胶(NBR):耐磨、耐油(不能在极性介质中使用)耐温:-40~120℃。

氢化丁腈橡胶(HNBR):耐磨、耐油、耐老化性、耐温:-40~200℃(比NBR耐温能力强)。

氟胶(FKM):耐酸碱、耐油(耐一切油)、耐温:-20~300℃(耐油比上两种都要好)。

聚氨酯橡胶(TPU):耐磨、耐老化性、耐温:-20~250℃(耐老化性能好优异)。

硅橡胶(PMQ):耐热、耐寒、压缩永久变形小机械强度低、耐温:-60~250℃(耐温性能优异)。

聚四氟乙烯(PTFE):化学稳定性好、耐酸碱、油等各种介质、耐磨耐高温、机械强度高自润滑性好。

一般来说骨架油封经常用到的材质丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶,聚四氟乙烯因为有良好的自润滑性好尤其加入青铜后效果更佳,都用于制作挡圈、格莱圈、斯特封等。

三、区分骨架油封型号

C型骨架油封为内骨架油封可分为SC型、TC型、VC型、KC型、DC型这五种,分别是单唇内骨架油封、双唇内骨架油封、单唇无簧内骨架油封、双唇无簧内骨架油封、双唇双簧内骨架油封。 

G型骨架油封是外出有螺纹状,其类型和C型一样,只是在工艺上在外侧修改成有螺纹状,类似于O型圈的作用,即起到加强密封效果的作用,还能起到固定油封不松动。

B型骨架油封是骨架内侧有胶料或者骨架内外都没有胶料,没有胶料会让散热性能更好。

A型骨架油封是装配式油封,结构相对上述三种相对复杂,特点是承压性能更好更优异。

四、骨架油封的密封原理及应用

骨架油封共分三部分:自紧弹簧、密封主体、加强骨架。

骨架油封的密封原理:由于在油封与轴之间存在着油封刃口控制的油膜,此油膜具有流体润滑特性。

• 密封原理解析:骨架油封的作用下,油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个新月面,防止了工作介质的泄漏,从而实现旋转轴的密封。

油封的密封能力,取决于密封面油膜的厚度,厚度过大,油封泄漏;厚度过小,可能发生干摩擦,引起油封和轴磨损;密封唇与轴之间没有油膜,则易引起发热、磨损。因此,在安装时,必须在密封圈上涂些油,同时保证骨架油封与轴心线垂直,若不垂直,油封的密封唇会把润滑油从轴上排干,也会导致密封唇的过度磨损。在运转中,壳体内的润滑剂微微渗出一点,以达到在密封面处形成。

五、骨架油封的作用

一般就是将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离,不至于让润滑油渗漏,通常用于旋转轴,是一种旋转轴唇密封。骨架就如同混凝土构件里面的钢筋,起到加强的作用,并使油封能保持形状及张力。按骨架型式可分为内骨架油封,外骨架油封,内外露骨架油封。骨架油封是采用优质丁腈橡胶和钢板制作而成,质量稳定,使用寿命长。

1、防止泥沙、灰尘、水气等自外侵入轴承中;

2、限制轴承中的润滑油漏出。对油封的要求是尺寸(内径、外径和厚度)应符合规定;要求有适当的弹性,能将轴适当地卡住,起到密封作用;要耐热、耐磨、强度好、耐介质(油或水等),使用寿命长。

六、油封的选择

油封的选择要根据密封介质和工作条件,密封介质需要选择油封的材料,工作条件主要考虑使用压力、工作线速度、工作温度范围。

选择油封的材料时,必须考虑材料对工作介质的相容性、对工作温度范围的适应性和唇缘对旋转轴高速旋转时的跟随能力。一般油封工作时其唇缘的温度高于工作介质温度20~50℃,在选择油封材料时应予注意。

普通油封的使用压力一般不超过0.05MPa。当工作压力超过这个值时应选用耐压型油封。

在同一直径条件下,不同材料制造的油封,适应轴面旋转线速度的能力不同。油封使用的线速度范围一般小于15m/s。

油封的工作范围与油封使用的材料有关:材料为丁腈橡胶(NBR)时为-40~120℃,亚力克橡胶(ACM)-30~180℃,氟橡胶(FPM)-25~300℃。

七、对应轴及腔体的设计要求

轴的设计:

1、表面粗糙度,由于轴的速度与油量不同,一般轴的粗糙度过大或过小,都会影响到油封的泄漏与磨损。轴的表面粗糙度容许范围为Rz1.0~5.0μm;Ra0.2~0.8μm。对旋转轴用油封取2.5~1.6μmRz。

2、硬度,旋转轴的表面硬度一般取≥35HRC当介质较脏,有来自外界的污染杂质,或轴表速度>12m/s时,轴表面硬度应为55HRC以上,轴表面淬火层深度>0.2mm

3、轴的倒角,推荐值15°~30° ,以能让油封确实装入,不损伤油封唇缘为原则。

4、轴的加工,正确的轴加工是保证密封系统正常工作的决定性因素,适宜的油封轴加工方法是横向给进精研磨,金刚砂纸磨光。不适宜的加工方法是在车床上精加工,超精加工,滚光加工,金刚砂纸磨光(砂纸在轴向移动磨光)。

5、轴的材料,主要是普通碳素结构钢,如C35C45,另外还有铸铁,陶瓷类,树脂塑料,但后三种材料的轴对油封的密封都有缺陷。

腔体的设计:

1、表面粗糙度,及直径公差见下表。

部位

直径公差

表面粗糙度/mm

Ra≤

Rz≤

座孔

无骨架油封

H11

3.2

12.5

骨架油封

H8或H7

1.6

6.3

旋转轴

h9或f9

0.8~0.4

3.2~1.6

2、安装倒角推荐值15°~30°

3、腔体的材质是钢或铸铁,使用外周是橡胶或金属的油封都行。一般轻合金和树脂热膨胀系数较大,适宜采用外周为橡胶的油封。

4、不适宜的腔体结构,如采用冲压加工的,采用螺纹组合安装的,对开型的腔体等。

八、油封的安装

1.装机前,油封应在唇口之间适量涂抹上添加有二硫化钼的锂基酯,防止轴在瞬间启动时,对唇口造成干磨现象,影响唇口的过盈量,并应尽快,装配。装好油封的油封座,如果不是马上装机,则建议在上面用布覆盖防止异物附着油封。涂锂基脂的手或工具一定要干净。

2.油封要平装,不能有倾斜的现象。建议采用油压设备或套筒工具安装。压力不要太大,速度要均匀、要慢。

3.油封安装时应涂敷油液或润滑油,并将轴端和轴肩倒圆。

4.安装油封时,一定要使唇缘端朝向被密封的油液一侧,切忌反向装配。

5.油封装入座孔时,应采用专用工具推入,防止位置偏斜。

6.油封唇缘通过的螺纹、键槽、花键等处应采取各种措施来防止唇缘损伤,并用专用工具装配。

7.拆卸油封时应避免碰伤腔体内表面和轴的表面。

8.使用过的油封,即使外观再好也不能再使用,必须更换新的油封。

9.轴表面有碰伤或锈蚀时,必须进行修补。

10.装入新油封时,为了使其离开旧的唇部接触部位,应使用垫片避开原来的摩擦痕迹。


   
   
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来源:非标机械专栏
FKM化学电子材料传动控制装配
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首次发布时间:2024-11-07
最近编辑:22天前
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【机械设计】伺服电机与步进电机有哪些区别?

本文摘要:(由ai生成)步进电机和伺服电机是两种常用的控制电机。步进电机将电脉冲转化为角位移,通过控制脉冲数量和频率实现精确定位和调速。伺服电机则将电信号转换为角位移或角速度,具备反馈机制以实现精确控制。步进电机在低速时可能出现振动,而伺服电机运行平稳,具有更好的矩频特性和过载能力。伺服电机的控制精度更高,响应速度更快,适用于需要快速启停的场合。两者的选择取决于具体应用需求。▌ 步进电机原理 步进电机作为控制用的特种电机,是将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的步进角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的,改变绕组的通电顺序,电机就会反转。 驱动器原理 步进电机需要使用专用的步进电机驱动器驱动,驱动器由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。功率驱动单元将脉冲发生控制单元生成的脉冲放大,与步进电机直接耦合,属于步进电机与微控制器的功率接口。控制指令单元,接收脉冲与方向信号,对应的脉冲发生控制单元对应生成一组相应相数的脉冲,经过功率驱动单元后送到步进电机,步进电机在对应方向上转过一个步距角。 驱动器的脉冲给定方式决定了步进电机运行方式,如下: (1)m相单m拍运行 (2)m相双m拍运行 (3)m相单、双m拍运行 (4)细分驱动,需要驱动器给出不同幅值的驱动信号 步进电机有一些重要的技术数据,如最大静转矩、起动频率、运行频率等。一般来说步距角越小,电机最大静转矩越大,则起动频率和运行频率越高,所以运行方式中强调了细分驱动技术,该方式提高了步进电机的转动力矩和分辨率,完全消除了电机的低频振荡。所以细分驱动器驱动性能优与其他类型驱动器。伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。▌ 伺服电机伺服电机原理 伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类。 伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了闭环,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位。在性能上比较,交流伺服电机要优于直流伺服电机,交流伺服电机采用正弦波控制,转矩脉动小,容量可以比较大。直流伺服电机采用梯形波控制,相对差一些。直流伺服电机中无刷伺服电机比有刷伺服电机要性能要好。伺服电机驱动器伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。 有刷直流伺服电机驱动器:电动机的工作原理和普通的直流电机完全相同,驱动器为三闭环结构,从内到外分别为电流环、速度环、位置环。电流环的输出控制电机的电枢电压,电流环的输入为速度环PID的输出,速度环的输入为位置环的PID输出,位置环的输入即是给定输入,控制原理图如上图。 无刷直流伺服电机驱动器:供电电源为直流,经过内部的三相逆变器逆变成U/V/W的交流电,供给电动机,驱动器同样采用三闭环控制结构(电流环、速度环、位置环),驱动控制原理同上。交流伺服电机驱动器:大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块,控制板通过相应的算法输出PWM信号,作为驱动电路的驱动信号,来改逆变器的输出功率,以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。 功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机,简单的说是AC-DC-AC的变流过程。 控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制。 ▌ 伺服电机与步进电机的性能比较 控制精度:步进电机的相数和拍数越多,它的精确度就越高,伺服电机取块于自带的编码器,编码器的刻度越多,精度就越高; 低频特性:步进电机在低速时易出现低频振动现象,当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象,伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象; 矩频特性:步进电机输出力矩随转速的升高而下降,高速时会急剧下降,伺服电机在额定转速内为恒力矩输出,在额定转速上为恒功率输出;过载能力:步进电机不具备过载能力,伺服电机有较强的过载能力; 运行性能:步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲现象,交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠;速度响应性能:步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒,而交流伺服系统的加速性能较好,一般只需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。 机械设计的内容讲解到此结束,留言功能已开通,欢迎各位进行补充。 -End-免责声明:本文系网络转载或改编,仅供学习,交流所用,未找到原创作者,版权归原作者所有。如涉及版权,请联系删。来源:非标机械专栏

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