包缝机油盘和机座处漏油调查与探讨

　　一、问题引出
　　目前高速包缝机均采用全密封式润滑系统，这样虽然可以大大提高零件在超高速或高速运转过程中的使用寿命，但同时也增加了对缝料油污染的机会。随着客户对避免油污染的要求越来越高，包缝机的漏油就成为很重要的一个研究课题。
　　油盘作为与油直接接触的零件，加上机器高速运转时油泵的工作使油盘内的油处于沸腾状态，并且机器的长时间高速运转使油盘内有一定温升及压力，造成油盘与机座的结合面处极易漏油，很难*杜绝。
　　本文主要通过描述自己的实践积累及通过大量试验来寻找油盘漏油主要原因及相关因素的过程，从而得出在设计及零件质量上保证油盘与机座间不漏油方法，以达到*防止该处漏油的目的。
　　二、高速包缝机油盘与机座密封结构介绍
　　一般情况下油盘1四周有环形油槽，油槽内装有密封圈2，机座3放在密封圈上，油盘和机座用四个螺钉4吊紧。由于有密封圈的预紧压力，因而油可以密封在油盘内不会泄漏。但由于种种原因，实际装配和用户使用过程中不尽如此，经常出现漏油现象。为此我们展开了下面的调查与研究。
　　三、油盘漏渗油试验及解决办法列举
　　（一）早期的试验方法
　　缝纫机技术早在1998年底，标准公司有一批旧型包缝机在品计处做拖车试验时发现了油盘与机座结合面处渗油严重，为了查出原因我们做了以下试验：
　　1.将漏油油盘的环形油槽及上平面重新铣了一遍，保证油槽深度、宽度及上平面的平整度后再做拖车试验，仍有渗油现象，只是拖车时间持续长一点，并且渗油量明显减少而已。
　　2.为了明显看出油盘漏油情况及地方，在车间按加工机座的方法加工了一块与机座底平面大小相当的铸铁板（材料与机座相同），并打上四个螺钉孔。给油盘加适量油后将此板盖上，均匀上紧四个紧固螺钉至标准力矩，使油盘倒置并且在油盘与板之间撒上小孩爽身粉，不足5分钟，油便从结合面处渗出，非常明显。
　　3.为了进一步证明机座下平面（即大铸铁板）平面度及刀痕与渗油的关系，又将原平板在车间精磨了一下，结果倒置24小时后仍无任何渗油发生。这样初步证明：油封一定的情况下，油盘的油槽宽度、深度及上平面的平整度、机座的下平面刀痕纹路深度及平整度均与渗油有直接关系。
　　参考试验结果及进口高速包缝机油盘的设计尺寸，我们对包缝机油盘油槽宽度、油槽深度作了相应改动，同时对油盘密封圈相应作了改动，机座下平面的平整度及油盘上平面的平整度都作了更改，情况有很大的改善。这种状态持续了很长一段时间，油盘密封良好。
　　（二）近期做的油盘渗油试验及方法
　　2002年，标准公司在新型高速包缝机批量生产中，不断发生油盘与机座之间渗油现象。主要表现为拖车8小时以后油盘与机座结合面处有渗出油滴现象，或4个紧固螺钉头部有滴状油。现场发现这一现象以后，我们临时采取了一些措施，例如：①将油盘四处高出台阶铣掉一点,增大油盘密封圈压合量；②用硅橡胶将油盘密封圈固定并垫高，同样增大压合量及防止油盘底部渗油；③重新均匀安装一遍油盘等方法。解决了一大部分漏、渗油情况，但仍有3%～5%左右的油盘无法完*渗油发生。
　　为了找出真正原因，我们先后设计做了以下两种试验：加气压法及倒置摇晃试验。
　　*种：将油盘与油封装好后用事先加工
　　好的铸铁板盖好紧固，然后用给内腔加气压的办法找出漏气（即漏油）的地方。当时做此试验的目的是想证明截面不同的油封哪种密封情况好，即密封圈截面上部为圆的和扁圆的密封效果差异
　　采用同一油盘分别装上不同的油封加压到4～5个大气压放入水中，加气瞬间上部为圆形的油封漏气，但随后立刻就没气泡冒出；扁的油封无任何气泡冒出。反复做了几个，结果一样。仅从这点证明了扁油封密封效果较好。但从zui终效果来看，这两种截面形状的封油效果没有明显差异。
　　2.第二种试验方法（倒置摇晃法）及结论：
　　（1）试验目的：
　　①查油盘渗油原因；
　　②确认油盘渗油与压合量及油槽深度及宽度的关系。
　　（2）试验器材：
　　厂家1油盘一只
　　厂家2油盘一只
　　密封圈2只及加工好的20mm厚铸铁平板1块，机壳支撑杆及油盘紧固螺钉若干，0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.6mm铜片若干。
　　（3）方法如图3所示：
　　①将两只油盘四周凸缘铣平，把四个螺钉小平面校平后再向下铣掉0.8mm；
　　②将油盘与密封圈详细测量后开始做试验；
　　③油盘与密封圈擦干净，无任何油污，开始在油盘内注入4/5油，然后把上好机壳撑杆的铁板盖上，在紧固螺钉两侧放入一定厚度的塞片后均匀上紧螺钉至标准力矩，四周撒上小孩用爽身粉。
　　④将油盘整体倒置，间隔摇晃，观察渗油情况。
　　（4）测量原始数据记录：
　　①厂家1油盘：槽宽5.4mm，深度2.8～3.3mm变化，并详细记录了深3.3mm左右的油槽位置并用红色标记笔做了标记，将该油盘记为1号油盘。
　　②厂家2：槽宽5.85mm，深度2.75～3.25mm变化，并详细记录了zui深处3.25mm左右油槽的位置并做了标记，将该油盘记为2号油盘。
　　③密封圈：
　　A厚度4.82～4.9mm、宽4.9mm，记为1号油封，硬度邵氏64。
　　B厚度4.9～4.96mm、宽4.8mm，记为2号油封，硬度邵氏65。
　　（5）试验结果记录：
　　将1号油盘与1号油封、2号油盘与2号油封对应做试验，并分别记录为1号试验与2号试验.
　　试验一：1号试验夹0.8mm塞片均匀上紧4个螺钉，倒置并间隔摇晃，近60分钟无任何渗油现象，打开油盘上盖铁板后，密封圈外侧全部是干的，油槽内基本无油。
　　试验二：2号试验夹0.8mm塞片均匀上紧4个螺钉，倒置并间隔摇晃，近24小时，也无任何漏渗油现象。
　　试验三：2号试验继续将塞片变为0.8+0.3=1.1mm后，倒置摇晃5分钟左右即有渗油现象；15分钟后就有严重漏油现象，分别出现在：①做红色标记油槽zui深的地方；②油盘密封圈左侧圆塔子处；③3个夹紧螺钉处（不包括右后一个螺钉）。拆开油盘上盖后，密封圈四周及油槽内均有油。
　　试验四：1号试验不加塞片，均匀上紧4个螺钉后，左右宽度方向油盘平面与平板间隙0.5～0.6mm，但长度方向明显在中间出现腰鼓形，间隙大于1.2mm左右，说明油盘上紧后变形严重。
　　试验五：1号试验将油盘密封圈全部擦干净，夹入0.6+0.6=1.2mm塞片后均匀上紧4个螺钉，试验近200小时无任何渗油现象。
　　（6）试验结果分析及结论：
　　试验一：由于油槽深为2.8～3.3mm，密封圈厚为4.82～4.9mm，塞片0.8mm，因而zui小压处合量为4.8-（3.3+0.8）=0.7mm中国缝纫机技术网s,haJ']
　　结论：厂家1的油盘与油量密封圈压合量在zui小处0.7mm以上时确定无渗油现象。
　　试验二：由于油槽深为2.75～3.25mm，密封圈厚为4.9～4.96mm，塞片为0.8mm。因而zui小压处合量为：4.9-（3.25+0.8）=0.8mm
　　结论：厂家2的油盘与密封圈压合量zui小处在0.8mm以上时确定无渗油现象。
　　试验三：厂家2油盘与密封圈zui小压合量为：0.8-0.3=0.5mm时油盘漏油严重。
　　结论：厂家2的油盘要想防止漏油必须将密封圈压合量zui小处加大到0.5mm以上。
　　试验四：说明油盘密封圈压合量必须保证在一定范围，过大过小均不好。压合量过小时，油盘会在螺钉上紧力的作用及油封的反作用下变形，对封油反而不好；另外紧固螺钉上紧后如果油盘四个凸出平面不与机壳下平面接触，油封的压合量各处会不一样，特别是长度方向没有紧固螺钉的地方，油盘很容易变形引起密封不好。
　　结论：油盘与密封圈安装完后，机座下平面与油盘四个凸出平面接触上，并且密封圈压合量在0.7～1.3mm，通常情况下应保持在1mm左右。
　　试验五：厂家1的油盘与密封圈zui小压合量为：0.7-0.3=0.4mm时，仍没有渗油现象。
　　结论：对照试验四，由于厂家1的油盘槽宽为5.4mm，厂家2的油盘槽宽5.85mm，因而油槽宽度对封油起一定作用。压合量一样，油槽宽的漏油可能性大。
　　（6）试验结果分析及结论：
　　试验一：由于油槽深为2.8～3.3mm，密封圈厚为4.82～4.9mm，塞片0.8mm，因而zui小压处合量为4.8-（3.3+0.8）=0.7mm
　　结论：厂家1的油盘与油量密封圈压合量在zui小处0.7mm以上时确定无渗油现象。
　　试验二：由于油槽深为2.75～3.25mm，密封圈厚为4.9～4.96mm，塞片为0.8mm。因而zui小压处合量为：4.9-（3.25+0.8）=0.8mm
　　结论：厂家2的油盘与密封圈压合量zui小处在0.8mm以上时确定无渗油现象。
　　试验三：厂家2油盘与密封圈zui小压合量为：0.8-0.3=0.5mm时油盘漏油严重。
　　结论：厂家2的油盘要想防止漏油必须将密封圈压合量zui小处加大到0.5mm以上。
　　试验四：说明油盘密封圈压合量必须保证在一定范围，过大过小均不好。压合量过小时，油盘会在螺钉上紧力的作用及油封的反作用下变形，对封油反而不好；另外紧固螺钉上紧后如果油盘四个凸出平面不与机壳下平面接触，油封的压合量各处会不一样，特别是长度方向没有紧固螺钉的地方，油盘很容易变形引起密封不好。
　　结论：油盘与密封圈安装完后，机座下平面与油盘四个凸出平面接触上，并且密封圈压合量在0.7～1.3mm，通常情况下应保持在1mm左右。
　　试验五：厂家1的油盘与密封圈zui小压合量为：0.7-0.3=0.4mm时，仍没有渗油现象。
　　结论：对照试验四，由于厂家1的油盘槽宽为5.4mm，厂家2的油盘槽宽5.85mm，因而油槽宽度对封油起一定作用。压合量一样，油槽宽的漏油可能性大。
　　四、各家油盘密封设计方案调查
　　（一）日本包缝机样机1：油封截面为O型，油盘油槽上平面与机座接触1/3周长，尺寸为：
　　油封直径Φ5±0.15，硬度要求HS70±5；
　　2.油槽宽小端5.5+0.3，深3.7±0.15，底平面的平面度0.3。
　　（二）日本包缝机样机2：油封截面为上圆下扁平状，油盘与机座接触部仅为4个螺钉处凸出小平面，尺寸为：
　　1.油封高5±0.15，宽5±0.15；
　　2.油槽宽大端5.5+0。3，深4-0。3，底平面的平面度0.1。
　　（三）实际设计方案一：
　　油封高5±0.15，宽5±0.15，硬度要求HS65-70；
　　2.油槽宽大端5.5-0。1，深3.8-0。2，底平面的平面度取消。
　　（四）日本包缝机样机3：油盘密封圈为一垫片状，形状比较特殊，截面形如图4所示，并且4个螺钉孔部边缘也为圆形突起。油盘上平面无槽为加工面，机座与油盘之间放油盘密封圈，整机重量全压在密封圈上，但密封圈内增加了硬质材料。
　　（五）飞马EX系列，银箭的747、757系列（同标准的GN20，飞马E系列）高速包缝机：均为油封截面为圆形，油盘上平面有0.5mm台阶。
　　（六）绷缝机：
　　1.日本大和2500、2700系列油盘上平面全部与机座接触，油封截面为圆形。
　　2.兄弟的272、252系列油盘上平面部分与机座接触，油封截面为圆形。
　　（七）油封截面的设计：飞马公司在宣传他们的型号的绷缝机W1500型时特别提出油盘油封设计为H形，如图5所示，为双道密封设计，确保不渗油。我们设计时也可以借鉴，重新设计出类似于这种类型的油封，使包缝机的漏油可能性大大减小。
　　（八）润滑油的粘度与渗油的关系：粘度越大渗油可能性愈小。粘度的选取与运动速度、载荷大小、工作环境温度、摩擦表面粗糙及配合间隙等有关系。但缝纫机在轻载高速下，工作环境不恶劣，各零部件设计要求又特别高，因而粘度在一定的范围变动对整机无任何影响，只是粘度大的润滑油价格高。
　　标准的GN2000与兄弟高包用T18#油，飞马M700高包用22#油。但许多服装厂用的油是在市场上买的，一般都是粘度较小的油，漏油可能性更大，事实也正如此。
　　六、总结与分析
　　（一）油槽与油封截面设计对照表：
　　1.缝纫机行业中密封圈的结构设计与设计手册中的要求略有差异；
　　2.设计方案中油封截面面积比油槽截面面积略大，这样对油盘的油槽平面度可稍微降低一点，有利于零件质量控制和加工。
　　（二）对油盘的沟槽底部和侧面应提出表面粗糙度要求：（静密封时）为Ra1.6～6.3；对配合面要求：Ra0.8～3.2。
　　（三）密封知识介绍：
　　1.密封件泄漏原因：密封的功能是阻泄漏。造成泄漏的原因有两方面：一是密封面上有间隙；二是密封两侧有压力差。消除或减小二者任一因素都可以阻止或减小泄漏。但一般而言减小或消除间隙是阻止泄漏的主要途径。我们缝纫机行业目前不必要过多考虑压力差，但我们必须在设计加工选配装配时消除间隙。
　　2.O型圈密封的特征：有良好的密封性，它是一种压缩性密封圈，同时又具有自封能力，所以使用范围很宽，密封压力从1.33×10-5Pa的真空到40Mpa的高压（动密封可达35Pa）。如果材料适当，温度范围为-60～+200℃。O型圈结构简单，成本低廉，使用方便，密封性不受运动方向的影响，因此，得到了广泛应用。例如：它可广泛用于静密封，此时耐久性良好，另外它耐热性、耐密性、耐久性均比较好。因而它很适用于我们缝制机械行业。
　　3.密封的工艺：良好的加工工艺和成型工艺是保证密封件尺寸精度、表面特征以及提高腐蚀和耐磨能力的有效手段。就密封件制造中zui常用的模压工艺来说，如果压出来的成品在形状、尺寸等方面误差很大，大型面上存在飞边、毛刺，对于密封都是很不利的。就O型圈而言，它是靠给定的压缩变形来保证密封的，如果由于尺寸精度差而保证不了必要的变形量，就会出现泄漏。
　　另外，由于O型圈以预拉伸状态安装于密封部位，当整体结构发热时，O型圈不是膨胀，而是收缩，这也可能使工作时的压缩变形量减小而发生泄漏。（拉伸状态下的橡胶受热收缩称为焦耳效应。）
　　因此，设计时必须严格给定尺寸精度，并应考虑各种影响因素，例如：与密封件相接触的零件尺寸精度，表面粗糙度及纹理方向等。
　　七、简单结论
　　通过以上各试验及理论依据证明，目前高包油盘仍存在有渗油的原因应该从油盘油槽的深度及宽度、O型圈尺寸、硬度及材料、机座下平面加工平整度及粗糙度等处严格控制。只有以上各点都达到了合理的设计要求，油盘渗油就会消除了