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油封測試方法簡介塑膠中心資深專員徐金滄1 1.大綱1.1.尺寸量測與公差2.2.耐久性測試3.3.RD 測試分析2 2.一、尺寸量測與公差3 3.uu測試標準依據測試標準依據 ISO 6194-ISO 6194-密封元件為彈性體材料的旋轉軸唇密封元件為彈性體材料的旋轉軸唇型油封圈型油封圈 PART 1 PART 1 基本尺寸和公差基本尺寸和公差uu目的目的 1.1.確保不同廠牌油封圈的互換性確保不同廠牌油封圈的互換性 2.2.訂定油封圈的建議標準公差訂定油封圈的建議標準公差 3.3.訂定軸和腔體的尺寸規格訂定軸和腔體的尺寸規格uu範圍範圍 1.1.軸徑：軸徑：6-480 mm6-480 mm 2.2.外徑：外徑：16-530 mm16-530 mm 3.3.使用壓力：使用壓力：0-30 kpa0-30 kpa（0-0.3kgf/cm0-0.3kgf/cm2 2）4 4.油封圈的型式5 5.油封圈的尺寸標示D1：軸徑（mm）D2：油封圈外徑（mm）b ：油封圈高度（mm）a ：空氣端 b ：流體端6 6.油封圈尺寸規格表7 7.油封圈高度公差8 8.油封圈外徑公差真圓度（Roundness）：為取3點或3點以上相同間距的最大直徑與最小直徑差9 9.軸的尺寸標示與公差dm：導角後軸徑（mm）D1 ：軸徑（mm）1010.軸面的粗糙度與硬度uu粗糙度：粗糙度：measured in the axial direction of between measured in the axial direction of between Ra Ra 0,2 m 0,2 m and and Ra Ra 0,5 m,and between 0,5 m,and between Rz Rz 1,2 m and 1,2 m and Rz Rz 3,0 3,0 m.m.uu硬度：硬度：1.1.依客依客戶戶的需求的需求 2.2.一般為一般為HRC 30HRC 30 3.3.若考量到軸會受若考量到軸會受 到損害時可增高到損害時可增高 至至HRC 45HRC 45Ra:中心線平均粗糙Rz:十點平均粗糙1111.軸面的粗糙度與硬度1212.軸面的粗糙度與硬度1313.Housing的尺寸與公差1414.二、耐久性測試1515.1.常溫動態（功能）測試1.加液斗2.隔熱材3.皮帶轉輪4.加熱帶5.冷確管6.密封圈腔體7.密封圈8.試驗軸9.試驗機頭支架10.緊固環11.間隔環12.試驗液 b：密封圈寬度（mm）D1：軸徑（mm）D2：全徑（mm）含密封圈1616.uu測試條件模擬實際常用溫度、轉速，及最高使用溫度與模擬實際常用溫度、轉速，及最高使用溫度與轉速轉速uu測試程序取六密封圈進行取六密封圈進行1010循環週期測試循環週期測試每週期每週期2424小時小時週期條件週期條件：1414小時為常用溫度與轉速條件，小時為常用溫度與轉速條件，6 6小時為最高使用溫度與轉速，小時為最高使用溫度與轉速，4 4小時冷卻至室小時冷卻至室溫溫1.常溫動態（功能）測試1717.uu試驗後測量項目密封唇與副唇（如果有）直徑密封唇與副唇（如果有）直徑接觸帶寬度接觸帶寬度唇口是否有裂紋、撕裂、裂縫及缺陷唇口是否有裂紋、撕裂、裂縫及缺陷uu判定標準客客戶戶特別規定特別規定六個密封圈不能有可目視的洩漏六個密封圈不能有可目視的洩漏1.常溫動態（功能）測試1818.2.低溫動態（功能）測試1.手柄2.密封圈腔體3.試驗液體4.試驗軸5.墊片6.栓7.六角螺帽8.墊片9.試驗密封圈10.底座11.定位孔1919.2.低溫動態（功能）測試uu測試條件測試條件-10-10或客或客戶戶指定指定-10-10以下之溫度以下之溫度uu測試程序測試程序 取二密封圈進行測試取二密封圈進行測試 將密封圈浸泡於指定溫度的液體中將密封圈浸泡於指定溫度的液體中7070小時小時 取出後裝於試驗機上取出後裝於試驗機上 將試驗機放於指定溫度的冷卻箱將試驗機放於指定溫度的冷卻箱1616小時小時 於冷卻箱於冷卻箱內內以以1Hz1Hz的速度用手旋轉轉軸的速度用手旋轉轉軸1010圈圈 ，每，每180180度停一次。度停一次。從冷卻箱中取出試驗裝置，於室溫下靜置從冷卻箱中取出試驗裝置，於室溫下靜置6 6小時小時 由試驗機上卸下密封圈由試驗機上卸下密封圈2020.2.低溫動態（功能）測試uu試驗中與後的測量項目試驗過程有無洩漏試驗過程有無洩漏唇口是否有裂紋、撕裂、裂縫及缺陷唇口是否有裂紋、撕裂、裂縫及缺陷uu判定標準洩漏量是否符合客洩漏量是否符合客戶戶的規格的規格唇口無目視可見的損傷唇口無目視可見的損傷2121.3.彈性體部位的材料試驗uu密度-ISO 2781uu硬度-ISO 48uu壓縮永久變形-ISO 815-1（2）uu浸漬試驗-ISO 1817uu熱老化試驗（168小時）-ISO 188uu低溫剛性試驗-ISO 8122222.三、R&D 分析重點2323.R&D 分析重點摩擦系統的影響因素摩擦系統的影響因素油封油封-軸軸流體流體操作條件操作條件材質材質形狀尺寸形狀尺寸表面粗糙度表面粗糙度-黏度黏度添加劑添加劑-轉速轉速溫度溫度壓力壓力振動振動-兩種摩擦介質之摩擦力可用庫倫摩擦定律(Coulomb friction law)計算摩擦力 FR=FN FR:摩差力、:摩擦係數、FN:接觸力2424.試驗示意圖R&D 分析重點2525.1 1、軸的表面線速度：、軸的表面線速度：、軸的表面線速度：、軸的表面線速度：在同一直徑條件下，在同一直徑條件下，不同材料製造的油不同材料製造的油封，適應軸面旋轉封，適應軸面旋轉線速度的能力不同，線速度的能力不同，其關係如下圖所示。其關係如下圖所示。油封使用的線速度油封使用的線速度範圍一般小於範圍一般小於15m/s,15m/s,下圖給出的下圖給出的容許的軸的表面線容許的軸的表面線速度是參考速度是參考值值R&D 分析重點2626.R&D 分析重點2 2、溫度：、溫度：、溫度：、溫度：(a)(a)密封唇口部的溫度高於油液中的溫度，一般油封工作密封唇口部的溫度高於油液中的溫度，一般油封工作時其唇緣的溫度高於工作介質溫度時其唇緣的溫度高於工作介質溫度20502050。(b)(b)隨著轉速增高，壓力增加密封唇口處的溫度也隨之上隨著轉速增高，壓力增加密封唇口處的溫度也隨之上升。升。(c)(c)帶有防塵唇的油封，比無防塵唇的油封會出現高於帶有防塵唇的油封，比無防塵唇的油封會出現高於2020的過高溫度。的過高溫度。(d)(d)當超過容許溫度時會縮短油封的工作壽命，造成密封當超過容許溫度時會縮短油封的工作壽命，造成密封唇過早永久性硬化，以及磨損加大。唇過早永久性硬化，以及磨損加大。(e)(e)油封的工作溫度範圍與油封使用的材料有關：油封的工作溫度範圍與油封使用的材料有關：丁晴橡膠（丁晴橡膠（NBRNBR）時為）時為-40120-40120，亞力克橡膠（亞力克橡膠（ACMACM）-30180-30180，氟橡膠（氟橡膠（FPMFPM）-25300-25300。2727.R&D 分析重點3 3、壓力：、壓力：、壓力：、壓力：油封主要用於無壓或者在微壓的條件下使用，最大油封主要用於無壓或者在微壓的條件下使用，最大油封主要用於無壓或者在微壓的條件下使用，最大油封主要用於無壓或者在微壓的條件下使用，最大工作壓力工作壓力工作壓力工作壓力0.020.020.05Mpa0.05Mpa。當工作壓力超過這個。當工作壓力超過這個。當工作壓力超過這個。當工作壓力超過這個值值值值時應選用耐壓型油封。時應選用耐壓型油封。時應選用耐壓型油封。時應選用耐壓型油封。4 4、軸表面粗糙度、軸表面粗糙度、軸表面粗糙度、軸表面粗糙度：由於軸的速度與油量不同，由於軸的速度與油量不同，由於軸的速度與油量不同，由於軸的速度與油量不同，一般軸的粗糙度過大或一般軸的粗糙度過大或一般軸的粗糙度過大或一般軸的粗糙度過大或過小，都會影響到油封的洩漏與磨損。過小，都會影響到油封的洩漏與磨損。過小，都會影響到油封的洩漏與磨損。過小，都會影響到油封的洩漏與磨損。軸的表面粗糙度容許範圍為軸的表面粗糙度容許範圍為軸的表面粗糙度容許範圍為軸的表面粗糙度容許範圍為 Rz1.2 Rz1.23.0m 3.0m；Ra0.2 Ra0.20.5m0.5m。對旋轉軸用油封，取對旋轉軸用油封，取對旋轉軸用油封，取對旋轉軸用油封，取2.52.51.6mRz1.6mRz5 5、軸硬度：、軸硬度：、軸硬度：、軸硬度：旋轉軸的表面硬度一般取旋轉軸的表面硬度一般取旋轉軸的表面硬度一般取旋轉軸的表面硬度一般取35HRC35HRC。當介質較髒，有來自外界的當介質較髒，有來自外界的當介質較髒，有來自外界的當介質較髒，有來自外界的污污污污染雜質，或軸表速度染雜質，或軸表速度染雜質，或軸表速度染雜質，或軸表速度12m/s 12m/s 時，軸表面硬度應為時，軸表面硬度應為時，軸表面硬度應為時，軸表面硬度應為55HRC55HRC以上以上以上以上 2828.R&D 分析重點2929.R&D 分析重點3030.R&D 分析重點3131.R&D 分析重點3232.3333.