改性聚四氟乙烯油封在現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

1、76小型內(nèi)燃機(jī)與縻托車第36卷第36卷第3期2007年6月小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND MOTORCYCLE改性聚四氟乙烯油封在現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用何昌徳（臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院浙江臺(tái)州318020）摘要:現(xiàn)代汽車發(fā)展對(duì)所用材料提出了更高的要求，特別是在動(dòng)機(jī)上的油封開(kāi)始使用改性聚四氣乙烯材料（PTFE）,并很好地解決|的泄漏問(wèn)題。關(guān)鍵詞:改性聚四緘乙烯 結(jié)構(gòu) 性能 汽車 應(yīng)用中圖分類號(hào):TK415文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671Application of Modified PolytetrafluoroethyleneOil Sea

2、l on Modern Automobile EngineHe ChangdeTaizhou Technology Vocational School (Taizhou 318020)Abstract: The development of modem automobiles brings forward higher and higher demands for the materials, especially for the tightness of oil seals. Lots of oil seals for automobile engines use modified poly

3、tetrafluoroethylene t and this solves the lubricant leaking problem eflectively.Keywords： Modified polytetrafluoroethylene, Structure, Performance, Automobile, Application76小型內(nèi)燃機(jī)與縻托車第36卷76小型內(nèi)燃機(jī)與縻托車第36卷作者簡(jiǎn)介:何呂徳（1967）男髙級(jí)丄程篇主要研究方向?yàn)槠?，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)研發(fā)及質(zhì)ft管理。引言在汽車領(lǐng)域，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)上的油封，人們習(xí)慣使 用丁睛橡膠和氛橡膠，丁睛橡膠價(jià)格便宜、成本低廉, 但

4、耐高溫性能及耐高速性能較差,在超過(guò)120C或者 旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速超過(guò)5000r/min以上時(shí)，油封唇口易老化 而變硬、變脆，泄漏情況比較嚴(yán)重；而氟橡膠雖然是橡 膠之王，具有良好的耐溫性能和密封性能，耐高溫達(dá) 260C左右而不老化，并且能耐一切酸、堿，但成本較 高，價(jià)格昂貴，且仍具備普通橡膠材料的某些不良共 性，如對(duì)軸的偏心反應(yīng)恃別敏感,在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中腭口易 受傷，泄漏現(xiàn)象還是比較普遍。隨著汽車工業(yè)的快速 發(fā)展，用戶對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總成的可靠性能強(qiáng)化程度要求也 越來(lái)越高，并且隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷提高，其所 使用的油封尤其是旋轉(zhuǎn)軸油封承受的工況也愈來(lái)愈苛 刻，因此，它要求油封應(yīng)能承受高低溫、髙線速度、大負(fù) 荷

5、工作條件，并具有接觸摩擦阻力小、磨損量小、使用 壽命長(zhǎng)、耐介質(zhì)、強(qiáng)度好、密封可靠等性能。為了解決并根治汽車發(fā)動(dòng)機(jī)因密封不好而長(zhǎng)期存 在的“三漏”（漏水、漏油、漏氣）問(wèn)題,80年代初，美國(guó) 柴油機(jī)公司、工程機(jī)械公司等相繼廣泛使用美國(guó) Mather與National等公司研制成功的改性聚四氟乙烯 油封代替以前使用的丁購(gòu)橡膠和氟橡膠等唇形橡膠骨 架油封，成功地解決了發(fā)動(dòng)機(jī)因油封密封不好而產(chǎn)生 的漏水、漏油問(wèn)題,同時(shí)大大提鬲了發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性, 降低了三包維修保養(yǎng)費(fèi)用，明顯提高了發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠 家的經(jīng)濟(jì)效益。1聚四氟乙烯油封的結(jié)構(gòu)1.1改性聚四氟乙烯材料油封結(jié)構(gòu)的種類1）僅具有單一密封唇口的油封。這類油封

6、又可 分成兩種:一種是唇口上無(wú)螺旋槽，這種油封一般用作 往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸的油封,如柴油機(jī)上的調(diào)溫器密封圈，便是 這種形式的油封;另一和是唇口中有螺旋槽，這種油封 主要用作密封介質(zhì)比較單一、周圍環(huán)境比較干凈的旋 轉(zhuǎn)軸油封，其主要保證所密封的液體介質(zhì)不外流，如柴 油機(jī)上的曲軸油封等。2）具有雙密封唇：=!的油封。這類油封也可以分 為兩種，一種是除密封主唇口上有螺旋槽外，還帶有一 個(gè)防塵唇副唇;另一種是不僅主密封唇口上有螺旋槽, 副密封唇口上也有螺旋槽，其主要密封兩種不同的密 封介質(zhì)，防止一種液體介質(zhì)流入另一種介質(zhì)。如扒土 機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸油封，它既要保證發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油不流入液 力變矩器,又要保證液力變矩器中的潤(rùn)

7、滑油不流入發(fā) 動(dòng)機(jī)。1.2現(xiàn)代汽車上使用的改性聚四撅乙烯油封現(xiàn)代汽車上大部份使用的改性聚四氟乙烯油封結(jié) 構(gòu)屬以上第二類第一種，它主要由主密封唇、防塵唇及 螺旋槽3部分構(gòu)成,每一部分都有不同的功用。主密封唇接觸寬度上加工有螺旋線或螺旋槽（回 流槽），它的作用是將外泄的潤(rùn)滑油送回密封腔內(nèi)，并 且密封唇口較橡膠油封寬，屬于面接觸，有利于回油螺 旋槽封油不再依靠象橡膠油封那樣需要較高的加在唇 口上的徑向力。防塵唇（副唇）主要用來(lái)防止外界雜質(zhì)如泥沙、灰 塵、水等進(jìn)入潤(rùn)滑油中，同時(shí)也防止外界雜質(zhì)進(jìn)入主密 封唇與旋轉(zhuǎn)軸之間，以免引起油封唇口的損傷或旋轉(zhuǎn) 軸外表面的劃傷。2材料特性及優(yōu)點(diǎn)1）耐密封髙壓油介質(zhì):

8、單后口的油封可以密封壓 力在IMPa以內(nèi)的介質(zhì)，而具有雙唇口的油封則可密 封壓力在3.5MPa以內(nèi)的高壓油介質(zhì)；2）耐髙速性能:旋轉(zhuǎn)軸的工作線速度可達(dá)到30m/s 以上；3）良好的熱穩(wěn)定性能:由于裂解油度在400江以 上,因此耐溫性能比較好，它能夠在-200C-300C 溫度范國(guó)內(nèi)正常工作；4）耐腐蝕性好:具有很好的化學(xué)惰性，幾乎能耐 一切強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等化學(xué)物質(zhì)或強(qiáng)氧化劑及有機(jī)溶劑而 不老化.變質(zhì)、改性；5）良好的滅摩性:PTFE相互之間的的摩擦系數(shù) 為01 -0.2,與金屬間的干摩擦系數(shù)為0. 1 03,有 液體潤(rùn)滑時(shí)摩擦系數(shù)為0.02-0.04,其動(dòng)靜摩擦系數(shù) 都比較小；6）耐偏心性好:允許

9、所配合的旋轉(zhuǎn)軸安裝偏心疑 達(dá)0.5mm,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中偏心蜃可達(dá)0.75mm；7）使用壽命長(zhǎng):在汽車上,其使用壽命在80萬(wàn)km 以上;在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上,其使用壽命在10000h以上；8）密封效果好:在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，可以做到零泄漏。由于改性聚四氟乙烯具有以上這些特性及優(yōu)點(diǎn), 所以在現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸油封、后主動(dòng)齒輪油封 上已開(kāi)始進(jìn)入使用。3改性聚四氟乙烯油封的密封機(jī)理裝配在發(fā)動(dòng)機(jī)上的PTFE油封在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)幾轉(zhuǎn) 后,其密封居就會(huì)將一層很薄的PTFE薄腿涂覆到旋 轉(zhuǎn)軸頸上1很好地粘合在軸頸.J機(jī)在工作過(guò)程中，站滑油膜隨發(fā)動(dòng)機(jī)一 j，就將會(huì)受到螺旋斜I芋封介質(zhì)的作用力回儲(chǔ)油端（也就是油封螺旋槽具有泵吸的功

10、能）。當(dāng)該作用力 大于油膜本身受到的來(lái)自儲(chǔ)油端的油壓時(shí)，就能實(shí)現(xiàn) 密封。上述壓力可用下式表示：P pLVF/C1式中:P螺旋槽產(chǎn)生的軸向反作用力；C旋轉(zhuǎn)軸與 油封膺口之間的間隙也一唇口與軸接觸寬度；y旋 轉(zhuǎn)軸表面線速度屮一液體介質(zhì)的動(dòng)力粘度；f螺旋 槽結(jié)構(gòu)要素。由上式可知，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況一定（即“、v、c基本 不變）及一定的設(shè)計(jì)條件（即L不變）時(shí)F是影響上述 分壓力的重要原因，即油封密封唇部螺旋槽的大小、角 度、方向、旋向、密封材料硬度及其彈性等將直接影響 到油封的分壓力以及彬響油封的密封性能。4聚四氟乙烯油封在未來(lái)汽車上的應(yīng) 用前景聚四氟乙烯油封是一種技術(shù)含量較高的產(chǎn)品，在 國(guó)外80年代就已經(jīng)

11、開(kāi)始研制，在我國(guó)還剛處于起步階 段，但已逐漸應(yīng)用在國(guó)內(nèi)中高檔轎車上,待別是發(fā)動(dòng)機(jī) 上（排量在1.6L以上），如曲軸油封、主軸油封、凸輪 軸油封、氣門油封、主動(dòng)齒輪軸油封等在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng) 用已嶄露頭角，在不久的將來(lái)，聚四氛乙烯油封必將替 代丁膳橡膠油封、氛橡膠油封在現(xiàn)代汽車或摩托車上 得到廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1袁海根，曾金芳，楊 志.聚四氟乙烯改性研究進(jìn)展J 塑料工業(yè),2005（08）:10-132張慶.主動(dòng)齒輪用聚四氛乙烯油封的研制及其應(yīng)用J輕型汽車技術(shù),2000（05） ：40 -43（收 Hffl：2006-05-29）mHHSlS1 1 1 WAHFAiMGDATA X改性聚四氟乙烯油封在

12、現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用作者：何昌德，He Changde作者單位：臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院浙江臺(tái)州,318020刊名：小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車|廣：|一 |英文干刊名：SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND MOTORCYCLE年，卷(勒：2007,36(3)引用次數(shù)：0次參考文獻(xiàn)(2條)1. 袁海根.曾金芳.楊志 聚四氟乙烯改性研究進(jìn)展期刊論文-塑料工業(yè)2005(08)2. 張慶主動(dòng)齒輪用聚四氟乙烯油封的研制及其應(yīng)用2000(05)相似文獻(xiàn)(10條)1. 期刊論文 羅嗣林.LUO Si-lin 改性聚四氟乙烯油封在減速機(jī)上的應(yīng)用-煤礦機(jī)械2007,28(8)減速機(jī)漏油既影

13、響設(shè)備完好率又增加油耗量還污染環(huán)境現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展對(duì)設(shè)備環(huán)境提出了更高的要求對(duì)減速機(jī)的密封性能要求也更高目前已有 許多減速機(jī)的油封開(kāi)始使用改性聚四氟乙烯材料IFE)，并很好地解決了多年來(lái)減速機(jī)潤(rùn)滑油的泄漏問(wèn)題.2. 期刊論文 夏福軍.房永.隋向楠.李建亮 改性聚四氟乙烯膜精細(xì)過(guò)濾器處理油田含油污水探索性試驗(yàn)研究-工業(yè)水處理 2010,30(1)試驗(yàn)根據(jù)大慶油田含油污水的水質(zhì)特,t開(kāi)展改性聚四氟乙烯膜精細(xì)過(guò)濾技術(shù)處理油田含油污水的探索性小型試驗(yàn)裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)試驗(yàn)確定改性 聚四氟乙烯膜精細(xì)過(guò)濾應(yīng)用于大慶油田含油污水處理技術(shù)上是可行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)改性聚四氟乙烯膜精細(xì)過(guò)濾處理后的出水水質(zhì)能夠達(dá)到大慶

14、 油田低滲透率油層回注水水質(zhì)控制指標(biāo)即:含油質(zhì)量濃度8.0mg/L懸浮固體質(zhì)量濃度垢.Omg/L、顆粒粒徑中值吃.0 m)并初步確定了改性聚四氟 乙烯膜精細(xì)過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)為下一步的放大試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ).3. 期刊論文譚瑩.丁慧石油采出水回注精細(xì)處理技術(shù)研究與應(yīng)用-勝利油田職工大學(xué)學(xué)報(bào)2006,20(5)低滲透油層由于孔喉半徑小容易被堵塞所以注水工程技術(shù)中一個(gè)核心的環(huán)節(jié)就是注入水的深度處深度處理的關(guān)鍵技術(shù)是精細(xì)處理設(shè)備的研制 .改性聚四氟乙烯濾芯過(guò)濾器操作管理方t運(yùn)行成本低適應(yīng)油田生產(chǎn)和發(fā)展的需要利于環(huán)保具有較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益推廣前景廣闊在改性聚四氟 乙烯過(guò)濾器投入實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中建議應(yīng)加

15、強(qiáng)預(yù)過(guò)濾措施、嚴(yán)格控制進(jìn)水指標(biāo)、以延長(zhǎng)濾芯壽命保過(guò)濾的穩(wěn)定性和高效性.4. 學(xué)位論文王哲均勻化理論研究碳纖維改性聚四氟乙烯力學(xué)性能2007隨著工業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)展，材料腐蝕問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注，特別是在石油化工熱交換設(shè)備方面，材料腐蝕問(wèn)題尤為突出。考慮到優(yōu)良的耐腐 蝕性，聚四氟乙烯作為換熱設(shè)備材料逐漸被人們重視，但是由于聚四氟乙烯本身的力學(xué)性能不佳，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。為了改善聚四氟乙烯的力學(xué) 性能，考慮以聚四氟乙烯為基體材料，添加力學(xué)性能優(yōu)良的碳纖維作為增強(qiáng)相，以達(dá)到提高以聚四氟乙烯為基體的復(fù)合材料力學(xué)性能的目的。本文利用漸進(jìn)均勻化理論，對(duì)具有周期性細(xì)觀單元結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，解析了求解其有

16、效彈性模量的過(guò)程，并且結(jié)合有限元理論，利用數(shù)值方法求解 了復(fù)合材料細(xì)觀位移場(chǎng)，復(fù)合材料有效彈性模量、有效泊松比。作者利用ANSY軟件、MATL數(shù)學(xué)工具，編寫(xiě)了求解具有周期性細(xì)觀單元結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料有效力學(xué)性能的程序，并且利用已有的經(jīng)典算例和以變分原 理為基礎(chǔ)的定界法驗(yàn)證了理論和程序的雙重正確性，大大提高了求解復(fù)合材料有效力學(xué)性能的效率。為優(yōu)化復(fù)合材料的力學(xué)性能，避免重復(fù)性的實(shí)驗(yàn) ，提供了高效率的手段。結(jié)合碳纖維改性聚四氟乙烯的實(shí)際問(wèn)題，本文對(duì)于定向分布的碳纖維，建立了周期性細(xì)觀單元模型，并沿軸向?qū)⑷S細(xì)觀單胞結(jié)構(gòu)模型簡(jiǎn)化為二維 平面結(jié)構(gòu)模型，研究了碳纖維在不同體分比的情況下對(duì)聚四氟乙烯的力學(xué)性能

17、的改善作用，為聚四氟乙烯基復(fù)合材料的選材提供了可靠的數(shù)值分析依據(jù) 和評(píng)價(jià)手段。結(jié)果表明：隨著碳纖維體分比的增大，復(fù)合材料的有效彈性模量也隨著增大。復(fù)合材料有效彈性模量在碳纖維體分比之前基本成正比例變化 ，當(dāng)碳纖維的體分比超過(guò)5%時(shí)，有效彈性模量曲線斜率增速很快，這說(shuō)明碳纖維改性聚四氟乙烯的力學(xué)性能的效果在顯著增強(qiáng)。隨著碳纖維體分比的增大，復(fù)合材料的有效泊松比隨之而減小。復(fù)合材料有效泊松比在碳纖維體分比之前變化緩慢，當(dāng)碳纖維的體分比超過(guò) 25%時(shí)，有效泊松比曲線斜率減速很快，并且隨著體分比的增大，復(fù)合材料有效泊松比逐漸趨近于碳纖維的泊松比。5. 期刊論文 歐陽(yáng)勇.李安星.崔昌峰.丁慧.高金慶.黃

18、喬松 石油采出水回注精細(xì)處理技術(shù)研究與應(yīng)用-中國(guó)水運(yùn)(下半月)2008,8(9)介紹了新型采出水回注精細(xì)處理技術(shù)改性聚四氟乙烯濾膜技術(shù)的提出及研究方向并有針對(duì)性地進(jìn)行了旋流網(wǎng)格布水技術(shù)和脈沖水流反洗技術(shù)的研 究,在小試和中試中成功地驗(yàn)證了過(guò)濾及多項(xiàng)配套技椎進(jìn)水含油量20mg/L懸浮物20mg/的條件下出水達(dá)到了3丫5329-94屑巖油藏注水水質(zhì) 推薦指標(biāo)的A級(jí)注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).6. 學(xué)位論文賴仕全納米粒子改性聚四氟乙烯和聚酰亞胺的摩擦學(xué)性能研究2005無(wú)機(jī)納米粒子具有很強(qiáng)的小尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、表面效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，因而可以賦予納米復(fù)合材料許多獨(dú)特性能。通過(guò)添加納米粒子來(lái)改善聚合 物的摩擦學(xué)性能已

19、經(jīng)引起材料摩擦學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，迄今為止的許多相關(guān)研究缺乏系統(tǒng)性，特別是有關(guān)納米粒子的種類、形狀、尺寸以及表面性 質(zhì)等對(duì)納米聚合物復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及摩擦學(xué)性能的影響等方面的研究則更是少人問(wèn)津。針對(duì)上述問(wèn)題，本論文分兩部分對(duì)聚合物納米復(fù)合材料的 摩擦學(xué)性能開(kāi)展了較系統(tǒng)的研究。首先以摩擦學(xué)性能較好且研究較多的結(jié)晶性聚四氟乙烯TFE為對(duì)象，用傳統(tǒng)方法制備了纖維形狀的凹凸棒T)和高硬度的超細(xì)金剛石JFD)納米 粒子填充的PTF復(fù)合材料，考察了不同處理方式和不同分散方法對(duì)復(fù)合材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和物理機(jī)械性能及摩擦學(xué)性能的影響。其次，利用聚酰亞胺PI)合成反應(yīng)中允許添加一些含水物質(zhì)的特殊性，用溶J凝

20、膠方法成功地制備出含有不同尺寸的球狀的二氧化硅O2)/PI納 米復(fù)合材料，通過(guò)與原位聚合的納米纖維狀A(yù)T/P復(fù)合材料的多方面性能對(duì)比，研究了納米粒子的粒徑及形狀對(duì)非晶性聚合物復(fù)合材料的物理機(jī)械性能 和摩擦學(xué)性能的影響。在總結(jié)了兩種聚合物復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合掃描電子顯微SEMI)透射電子顯微鏡TEM)能譜儀EDS)傅立葉紅外FTIR)以 及示差掃描量熱儀DSC等對(duì)復(fù)合材料本體、摩擦表面以及磨屑等多角度觀察和測(cè)試結(jié)果，探討了納米粒子對(duì)聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的影響及其對(duì)材料摩擦學(xué) 性能的作用機(jī)理。7. 期刊論文 吳曉晉.繆建平 氟醚改性聚四氟乙烯的研制及其應(yīng)用-化工生產(chǎn)與技術(shù)2004,1

21、1 (4)從聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)和特性出發(fā)對(duì)醚改性聚四氟乙烯與普通聚四氟乙烯的性能作了比較&述了醚改性聚四氟乙烯的制造、檢測(cè)及其加工應(yīng)用.8. 期刊論文 楊軍.劉艷 聚四氟乙烯不粘涂層的研究-紙和造紙2004,(6)本研究選用聚四氟乙烯懸浮液為主要原樋過(guò)添加一些填料對(duì)其進(jìn)行改性在鑄鐵試樣表面噴涂成型制備了性能優(yōu)良的不粘性涂料并且確定了改 性聚四氟乙烯涂層的涂裝工藝采用紅外光譜、X射線衍射和透射電鏡對(duì)涂層的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析試驗(yàn)結(jié)果表明研制得的改性聚四氟乙烯涂層具有 優(yōu)良的不粘性、耐磨性、附著力、耐蝕性、耐高溫性等綜合性能.9. 會(huì)議論文 徐下忠.吳周安.王樹(shù)華.劉建華改性聚四氟乙烯汽車油封材料的研究與發(fā)展20061概述 隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)密封可靠性的要求越來(lái)越高，