文章通過旋轉唇形油封的宏觀理論模型，推導出泵吸率公式，計算分析了油膜厚度、接觸載荷、接觸寬度、油封唇角、轉速和彈簧偏移量等對泵吸效應的影響。結果表明，只有當油側唇角大于空氣側唇角時才存在泵吸，此時泵吸率隨油側唇角增加而增強，隨空氣側唇角增加而減小，隨接觸載荷的增加而增加，隨油膜厚度的增加而顯著增加，隨接觸寬度的增加而減小。轉速增加，油膜變厚，泵吸率增加。彈簧安裝位置影響接觸壓力分布，從而影響泵吸率。泵吸率的計算為油封設計參數的選取提供了理論依據。

　　對于旋轉唇形油封，目前仍然不完全清楚其工作情況。文獻總結了3種機制來解釋它的工作性能：潤滑、密封和泵吸。潤滑機制指出在密封唇和旋轉軸之間存在一個很薄的潤滑油膜，減小了唇和軸之間的摩擦，以保證油封的壽命。密封機制指出油封的靜態和動態密封，保持潤滑油不泄漏。泵吸機制指出動態過程中已經泄漏的油將被密封從空氣側泵回到油側，補償自然泄漏。旋轉唇形油封之所以在油側的靜壓力下不會泄漏，甚至能夠把已經泄漏到空氣側的潤滑油吸回油側，是由于它的泵吸效應，并且這種泵吸作用會隨著軸轉速的增加而增強。從前人的實驗研究中可以發現，油封唇表面的粗糙度對密封性能具有很重要的作用；同時，油封唇接觸面的壓力分布也是影響油封密封性能的一個關鍵因素。文獻對旋轉唇形油進行了有限元分析，發現泵吸效應與粗糙結構有著密切的關系，并且泵吸作用會隨著軸轉速的增加而增強。文獻總結了泵吸效應的微觀和宏觀理論模型，從而完善了泵吸效應的基本理論。

　　在文獻的研究基礎上，本文將根據泵吸效應的宏觀理論模型，分析油封唇接觸面的壓力分布，推導出泵吸率公式，分析油膜厚度、接觸載荷、接觸寬度、油封唇角、轉速和彈簧偏移量等對泵吸效應的影響，為油封設計提供依據。

泵吸效應的基本理論模型

　　油封過盈地安裝在旋轉軸上，并用一個彈簧將油封唇緊壓在軸上，如圖1所示。油封兩側唇角不同，空氣側唇角小于油測唇角，才可能保證油不泄漏，這是因為有泵吸效應。

　　目前有2個主導的理論模型來解釋泵吸效應，即微觀上的唇口粗糙非對稱切向變形理論和宏觀的偏心理論。

圖1　旋轉軸唇形油封結構

結論

　　(1)接觸壓力分布是泵吸效應的關鍵，油封產生泵吸效應的前提是接觸壓力峰值要靠近油側，此時油側壓力梯度大于空氣側壓力梯度；當壓力峰值在接觸區中心時，兩側壓力梯度相等，油封不會產生泵吸效應；當壓力峰值靠近空氣側時，油側壓力梯度小于空氣側壓力梯度，油封一定發生泄漏。

　　(2)泵吸效應隨油側唇角增大而增強，隨空氣側唇角減小而增強，隨油膜厚度的增加而顯著增強，隨接觸載荷的增加而增強，隨接觸寬度的增加而減弱。

　　(3)同一油封，如果其他參數條件相同，增加接觸載荷，油膜厚度減小，接觸寬度增加，泵吸率可能增加，也可能減小；不同材料油封，其彈性模量不同，當其他參數條件相同，同一接觸載荷下油膜厚度和接觸寬度均不同，泵吸率不同。

　　(4)軸轉速通過影響油膜厚度而間接影響泵吸效應，轉速大，油膜厚度大，泵吸效應增強。

　　(5)彈簧偏移影響接觸壓力分布從而影響泵吸效應，彈簧向油側偏移增強泵吸效應；彈簧中心向空氣側偏移減弱泵吸效應。