一是唇口對軸的過盈量產(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—腰部長度，單位為mm;

F3—彈簧工作張力，單位為N。

摩擦力矩

旋轉軸油封的密封性能，是由旋轉狀態(tài)下軸與油封唇機器及其界面油膜相互接觸而實現(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態(tài)特性及有關影響因素是油封設計的基礎工作。油封的旋轉摩擦特性主要表現(xiàn)在摩擦力矩和摩擦發(fā)熱兩個方面：

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，一般去f≈0.2～0.5.

　　油封的摩擦力矩及摩擦因數(shù)，目前尚不能預先計算出來，需借助摩擦力矩試驗機進行試驗。測定摩擦力矩，一方面可以預示油封的工作壽命，同時可根據(jù)摩擦力矩的數(shù)值按式6-2計算出摩擦因數(shù)f，進而判別油封唇口的摩擦工況。

　　油封在開始運轉時摩擦力矩較大，而后逐漸下降，大約經(jīng)1h左右而趨于穩(wěn)定。這是因為油封運轉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。隨著運轉時間的增長，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，油封的摩擦力矩降低(圖6-18)，這是由于當油溫增高時，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，這是由于當徑向力增大時，油封唇口對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定的摩擦力矩值。結果表明，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，因而導致摩擦力矩的降低。一般硅橡膠油封使用壽命比較長，這是一個很重要的因素。