超耐磨浮动油封环及其生产加工方法技术领域
本发明属于机械领域，尤其涉及一种超耐磨浮动油封环及其生产加工方法。
背景技术
浮动密封是动密封的一种，在多煤粉、泥沙、水气等恶劣工作环境中有较好的密封
效果，是一种紧凑型的机械密封，一般用于刮板输送机机头 ( 尾 ) 链轮组件、掘进机装载
机构、连续采煤机左、右截割滚筒和减速器，盾构机，履带式推土机，挖掘机，双轮铣等结构
中。浮动油封的结构一般是由一对耐磨的金属环 ( 浮封环 ) 和一对橡胶圈组成，装配在
专用密封腔体 ( 浮封座 ) 内使用。一动一静的浮封环在相对转动时，相接触的端面形成
垂直于轴线的密封面，橡胶圈在与浮封座形成的密封腔内受压缩产生弹性变形，密封端面
在橡胶圈的弹性力作用下，产生一定的端面压力，此时，在密封端面上行成并保持一层极薄
的基本完整的油膜，使两密封端面之间处于边界摩擦或半流体摩擦工况，当密封端面随着
浮封环的相对转动而相对滑动时，油膜既能润滑铁环封油摩擦面或亮带面，起到密封作用，
更使浮封环的工作寿命大大延长。
现有浮动密封式是靠两金属浮封环贴合面进行密封的，金属浮封环不耐磨损，浮
封环贴合面经过长时间的磨损后，会造成密封工作亮带面不平，贴合密封面会出现部分间
隙增大，封油面贴不平，润滑油会因箱体内部压力差而流到外界，产生渗、漏油等密封失效
现象，进行更换、维修都非常困难。
发明内容
本发明专利针对上述问题提供一种超耐磨浮动油封环及其生产加工方法，采用阶
梯状的里外上下两层圈封油亮带工作面的发明，改变了以往浮封环只有一个封油工作面的
设计，使浮封环有了两次工作寿命，由此直接成倍提高产品质量。 同时应用在对工作面亮
带表面淬火和对工作面亮带圈喷涂超耐磨金属粉末，这两种不同的加工方法的浮封环上，
均明显提升各自耐磨损寿命一倍以上。
本发明的技术方案：一种超耐磨浮动油封环，包括油封环本体以及在油封环本体
上开设的用于容纳O型橡胶密封圈的开槽，在油封环本体的第一工作面上设置第一圈金属
耐磨层，在第一圈金属耐磨层的下部开设第一斜坡面，第一斜坡面与第一工作面的夹角为
a，在第一斜坡面的下方设置第二工作面，第二工作面上设置第二圈金属耐磨层，第二圈金
属耐磨层的下方开设第二斜坡面，第二斜坡面与第二工作面的夹角为b，第一斜坡面上端连
接第一圈金属耐磨层下端，第一斜坡面下端连接第二圈金属耐磨层上端，第二圈金属耐磨
层下端连接第二斜坡面，第二斜坡面下端延伸至油封环本体的下表面。
所述第一斜坡面与第一工作面的夹角a为44°—46°，所述第二斜坡面与第二工作
面的夹角b为4°—6°。
所述第二圈金属耐磨层较第一金属耐磨层的工作面低1-1.5mm。
所述油封环本体采用GCr15轴承钢加工而成。
所述第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层采用表面淬火而成，第一圈金属耐磨
层和第二圈金属耐磨层厚度为1-2.5mm。
所述第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层采用耐磨金属粉末喷涂而成，第一圈
金属耐磨层和第二圈金属耐磨层厚度为0.3-0.4mm。
一种超耐磨浮动油封环生产加工方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，采用GCr15轴承钢材质加工制造浮动油封环本体；
步骤二，对浮动油封环本体的端面进行加工，加工出第一工作面、第一斜坡面、第二工
作面以及第二斜坡面；
步骤三，在第一工作面和第二工作面上加工出第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨
层，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层呈阶梯状，外高内低的两个平面圈。
所述第一工作面和第一斜坡面夹角为44°—46°，第二工作面和第二斜坡面夹角为
4°—6°。
所述步骤三中，第一金属耐磨层和第二金属耐磨层的加工方法采用对工作面进行
高频电感应加热，实行表面淬火，使其工作面亮带金属金相优化改变，硬度达HRC58-HRC65，
第一金属耐磨层和第二金属耐磨层的厚度为1-2.5mm。
所述步骤三中，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层的加工采用火焰喷涂方
法，将超耐磨损高硬度金属粉末，运用火焰喷涂到浮封环端面的第一工作面和第二工作面
上形成第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层厚
度为0.3-0.4mm。
本发明的技术效果：浮动油封环的摩擦接触面设置阶梯状的外高内低两层，两个
平面圆圈金属耐磨面，使得浮动油封环又增加了一个工作面，使其工作寿命加倍，工作面设
置两个斜坡面，形成的进油口能够保证润滑油能向摩擦贴合环面的供给，防止油封环贴合
面之间的干磨，增强封油效果和使用寿命，生产加工采用淬火工艺或者火焰喷涂工艺加工
金属耐磨层，能够有效提高耐磨层的硬度及耐磨损性能，进一步增加浮动油封环的使用寿
命。
附图说明
图1为本发明浮封环本体结构示意图；
图2为本发明使用状态结构示意图一；
图3为本发明使用状态结构示意图二；
图4为本发明生产加工方法流程示意图。
图中标号分别表示：1—油封环本体，2—开槽，3—第一圈金属耐磨层，4—第一斜
坡面，5—第二圈金属耐磨层，6—第二斜坡面，7—进油口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图1所示：一种超耐磨浮动油封环，包括油封环本体1以及在油封环本体1上开设的用
于容纳O型橡胶密封圈的开槽2，在油封环本体1的第一工作面上设置第一圈金属耐磨层3，
在第一圈金属耐磨层3的下部开设第一斜坡面4，第一斜坡面4与第一圈工作面的夹角为a，
在第一斜坡面4的下方设置第二圈工作面，第二圈工作面上设置第二圈金属耐磨层5，第二
圈金属耐磨层5的下方开设第二斜坡面6，第二斜坡面6与第二圈工作面的夹角为b，第一斜
坡面4上端连接第一圈金属耐磨层3下端，第一斜坡面4下端连接第二圈金属耐磨层5上端，
第二圈金属耐磨层5下端连接第二斜坡面6，第二斜坡面6下端延伸至油封环本体1的下表
面。
所述第一斜坡面4与第一圈工作面的夹角a为44°—46°，所述第二斜坡面6与第二
圈工作面的夹角b为4°—6°。
所述所述第二圈金属耐磨层5较第一圈金属耐磨层3的工作面低1-1.5mm。
所述油封环本体1采用GCr15轴承钢加工而成。
所述第一圈金属耐磨层3和第二圈金属耐磨层5采用表面淬火而成，第一圈金属耐
磨层3和第二圈金属耐磨层5厚度为1-2.5mm。
所述第一圈金属耐磨层3和第二圈金属耐磨层5采用耐磨金属粉末喷涂而成，第一
圈金属耐磨层3和第二圈金属耐磨层5厚度为0.3-0.4mm。
如图2和图3所示，使用时一对油封环对应设置，金属耐磨层形成的油封亮带圈耐
磨损性强，有效提升油封环耐磨性能和使用寿命，由于两个油封环本体上分别设置两个斜
坡面，斜坡面和油封环本体形成进油口7，润滑油能够顺利进入到两耐磨环之间，保证油封
亮带上的润滑油供应，形成良好的封油效果，呈阶梯状的两个金属耐磨圈层，在第一圈金属
耐磨层3磨损掉1-1.5mm的耐磨层以后，浮封环即将耗尽这外圈亮带封油面高硬度耐磨层之
前，就自然过渡，落入到第二圈金属耐磨层5上，第二圈金属耐磨层5接替封油工作，使得浮
动油封环的使用寿命增加一倍。
如图4所示，超耐磨浮动油封环生产加工方法，包括以下步骤，
步骤一，采用GCr15轴承钢材质加工制造浮动油封环本体；
步骤二，对浮动油封环本体的端面进行加工，加工出第一圈工作面、第一斜坡面、第二
圈工作面以及第二斜坡面；
步骤三，在第一圈工作面和第二圈工作面上加工出第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐
磨层，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层呈一高一低阶梯状。
实施例一，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层的加工方法采用对工作面进行
高频电感应加热，实行表面淬火，使其工作面亮带圈金属金相优化改变，硬度达HRC58-
HRC65，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层的表面以下金相优化层的厚度为1-2.5mm。
实施例二，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层的加工采用火焰喷涂方法，将
超耐磨损高硬度金属粉末，运用火焰喷涂到浮封环端面的第一圈工作面和第二圈工作面上
形成第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层，第一圈金属耐磨层和第二圈金属耐磨层厚度
为0.3-0.4mm。
本发明是一种超耐磨浮动油封环及其生产加工方法，将浮动油封环的摩擦接触面
加工成阶梯状的两层金属耐磨层，使得浮动油封环的寿命加倍，金属耐磨层形成的油封亮
带能大大延长耐磨时间，提高产品的使用寿命，工作面设置两个斜坡面，形成的进油口能够
保证润滑油能向摩擦贴合环面的供给，防止油封环贴合面之间的干磨，增强封油效果和使
用寿命，生产加工采用淬火工艺或者火焰喷涂工艺加工金属耐磨层，能够有效提高耐磨层
的硬度，进一步增加浮动油封环的使用寿命，呈阶梯状的两个金属耐磨层，在用Gcr15材料
淬火工艺加工的浮动金属环第一圈金属耐磨层3磨损掉1-1.5mm的耐磨层以后，或喷涂层工
艺加工的浮封金属环的0.3-0.4mm的超耐磨层以后，浮封环即将耗尽这外圈亮带封油面高
硬度耐磨层之前，就自然过渡，落入到第二圈金属耐磨层亮带5上，第二圈金属耐磨层亮带5
接替封油工作，使得浮动油封环的使用寿命增加一倍。同时免去一次停机更换浮封环的工
时及费用，经济上更划算。这种两级台阶式双亮带的浮动油封环，由于现行浮动油封工作面
端面大小规格不同，整个端面是足以能安排两个阶梯工作亮带圈的。亮带圈的宽度也是可
以根据具体产品所能允许安排双亮带宽窄度的,没有新增加材料，只增加一点加工成本，就
能成倍增加浮封环的使用寿命；成倍提升产品质量，提高设备使用效益，使性价比更高，既
增产又节约，深受用户欢迎，市场竞争力增强。能够获得明显的经济和社会效益。