液壓缸密封形式研究

液壓缸封式研究王旭（銅陵色股份銅冠銅棒材限公司）液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，加工、裝配和維修方便。因此被廣泛的應(yīng)用于各種液壓機(jī)械設(shè)備中。液壓缸種類繁多，有柱塞、活塞和擺動(dòng)缸等，但其基本組件均為缸體、活塞、活塞桿、缸蓋、密封件等壓缸的密封件是液壓缸中的最重要元件良可造成油液泄漏，從而使得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，降低容積效率，污染環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)會(huì)建立不起壓力，系統(tǒng)不能工作個(gè)別密封件的失效所造成的損失可能是密封件本身價(jià)值的千萬倍。下面就液壓缸的密封件及密封形式進(jìn)行探討。液壓缸密封件是防止工作介質(zhì)的泄（內(nèi)泄和外泄和防止外界異（如空氣、灰塵和水等）進(jìn)入液壓元件和液壓系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)。液壓缸的密封大致有四處：一是缸蓋與缸體處靜密封，活塞與活塞桿處靜密封；二是活塞和缸體的動(dòng)密封；三是活塞桿與缸蓋的動(dòng)密封；四是缸蓋外端面處的防塵密封。一，蓋與缸體處靜密封、活塞與活塞桿處靜密封圖1為安裝在端蓋外圓與液壓缸內(nèi)壁接觸位置的是端蓋靜密封圈在活塞與活塞桿之間的是活塞靜密封圈。它們都是液壓缸內(nèi)的靜密封圈，端蓋靜密封是防止液壓油從端蓋和缸筒間的間隙漏出單面承壓要求防擠出能力強(qiáng)密封效果好等活塞靜密封是雙向承壓防止液壓油從活塞和活塞桿之間漏出要求防擠出能力強(qiáng)，密封效果好等。常見的靜密封圈O型密封圈加擋圈O形封圈是一種截面為圓形的橡膠圈材料主要為丁腈橡膠或氟橡膠液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封O形密封圈裝入密封槽后，其界面承受接觸壓縮應(yīng)力而產(chǎn)生變形當(dāng)沒有介質(zhì)壓力時(shí)，密封圈在自身的彈性力作用下，對(duì)接觸面產(chǎn)生一個(gè)預(yù)接觸應(yīng)力0，如圖）所示。而當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓p的作用下O形密封圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，且其彈性變形進(jìn)一步加大，填充和封閉了密封間a時(shí)，作1

用于密封副偶合面的接觸壓力上升為0+=m，從而大大增加了密封效果，如圖2b）所示。二、活塞和缸體的動(dòng)密封活塞密封安裝在活塞上要作用是密封活塞和缸筒之間的間隙止液壓油內(nèi)漏等活塞密封是液壓缸內(nèi)的主密封雙向承壓是液壓缸所能承受壓力值的最主要密封件之一于活塞密封的主要要求有密封效果好靜止?fàn)顟B(tài)下保壓效果好，運(yùn)動(dòng)過程中承壓能力強(qiáng)，抗擠出，摩擦系數(shù)小，使用壽命長等?；钊芊獾男问蕉喾N多樣，根據(jù)不同的使用環(huán)境來選擇最合適的形式。1,間隙密封隙密封是一種常用的密封方法依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件配合面間的微小間隙來防止泄露。一般間隙0.01-0.05mm。間隙密封在活塞的外圓表面一般還開幾道寬0.3-0.5mm深0.5-1mm間距2-5mm環(huán)形溝槽也稱平衡槽。主要作用是減少徑向卡緊力和自潤滑功能間隙密封簡單不用任何密封件摩擦力小但對(duì)零件加工精度要求高不能完全阻止泄漏且密封性不能隨壓力升高而提高適用于直徑較小力較低度較快封性能不是很高的環(huán)境，如換向閥、液壓泵（柱塞泵馬達(dá)、小直徑快速缸等。間隙密封

活塞環(huán)密封2

2，塞環(huán)密封：活塞環(huán)密封依靠裝在活塞環(huán)形槽內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼缸筒內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)密封，它的密封比間隙密封要好，適用的壓力和溫度范圍很寬，能自動(dòng)補(bǔ)償磨損和溫度變化的影響，能在高速中工作，摩擦力小，工作可靠，壽命長，但不能完全密封，活塞環(huán)的加工復(fù)雜，缸筒內(nèi)表面加工精度要求高，一般用于高壓、高速和高溫場合。當(dāng)工況溫度比較高，活塞速度比較快，用活塞環(huán)密封。一般活塞環(huán)用銅活塞，高溫時(shí)密封效果更好?；钊h(huán)的數(shù)量一般在3~5個(gè)左右。3型封圈密封：Y形密封圈的截面呈Y，是一種典型的唇形密封圈。結(jié)構(gòu)簡單、安裝簡單，使用壓力較高（最高可達(dá)40Mpa）,密封性能良好，密封性能隨壓力升高而提高，并能自動(dòng)補(bǔ)償磨損量，摩擦力小，成本低，對(duì)油缸的表面要求也不高，是液壓缸使用最廣泛的一種密封圈。按其截面的高、寬比例不同，可分為寬型、窄型Yx（兩唇不等高）等幾類形密封圈依靠其張開的唇邊貼于密封副耦合面，并呈線狀接觸，在介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生“峰值”接觸應(yīng)力，壓力越高應(yīng)力越大當(dāng)耦合件以工作速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)在密封唇與滑移耦合面之間形成一層密封液膜，從而產(chǎn)生密封作用（如圖3唇邊磨損后，由于介質(zhì)壓力的作用而具有一定的自動(dòng)補(bǔ)償能力。寬型Y型圈一般適用于壓力小于20Mpa、工作溫-30~100度、速度小0.5米/秒的場合。窄型圈是寬Y圈的改型產(chǎn)品，其截面長寬比在以，不易翻邊，穩(wěn)定性好。是窄型Y圈不等高唇型號(hào)，有孔用和軸用之分，其短唇與密封面接滑動(dòng)摩擦力小，耐磨性好命長唇與非運(yùn)動(dòng)表面有較大預(yù)壓縮量擦阻力大作時(shí)不竄動(dòng)。安裝Y形密封圈時(shí)唇口一定要對(duì)著壓力高的一側(cè)才能起密封作用活塞用型Yx型）活塞上都要安裝導(dǎo)向環(huán)，主要作用是引導(dǎo)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，防止活塞因受力不均造成的走偏導(dǎo)致內(nèi)漏和減少密封件使用壽命等現(xiàn)象。圖4中即為活塞用Yx型密封圈加一只導(dǎo)向環(huán)結(jié)構(gòu)。圖44來圈密格來圈一般

封：由一3

個(gè)橡膠(丁橡膠NBR氟橡膠一個(gè)密封環(huán)（填充聚四氟乙烯合而成，一般有活塞用和活塞桿用兩種，格來圈為雙向密封，活塞上用格來圈較多，活塞桿用格來圈情況較少，每個(gè)品牌的格來圈都有不同的代碼，格來圈通用名字有：GSF用格來-特格來-GDSA活密-OE活塞密-OMK-MR塞密封等。在高壓和低壓及高頻工況下的重載雙向活塞密封場合非常出色。適用在長及短行程的情況，并在范圍較大的流體和高溫場合，可適合較大的活塞間隙。溝槽簡單，可用于整體式活塞；摩擦力小，無爬行現(xiàn)象；靜密封性能非常好；由于較大的擠出間隙，在有污物的介質(zhì)中也可安全使用；由于可采用較多的材料，所以對(duì)工作條件的適應(yīng)性強(qiáng)；可允許較大的擠出間隙，視應(yīng)用場合而定，故可降低加工費(fèi)用；適于最新環(huán)保安全的液壓液（生物油）。圖5即為1只格來圈圈加2只導(dǎo)向帶結(jié)構(gòu)。圖55，V型圈密封：V型圈有夾織物橡膠和聚氯乙烯兩種，型夾織物橡膠密封由多層涂膠織物壓制而成由形狀不同的壓環(huán)密封環(huán)支撐環(huán)三種密封件組合一起來使用，耐高通過調(diào)整壓環(huán)壓力是密封效果更佳，標(biāo)準(zhǔn)系列壓力10Mpa，重載系列持續(xù)工作壓力可達(dá)63Mpa。一般適用于大型液壓油缸，多用于液壓缸端蓋和活塞桿處的動(dòng)密封，耐壓高（最高可達(dá)63Mpa密封性能良好，工作可靠。但摩擦阻力大，調(diào)整困難，對(duì)油缸要求較高，如活塞桿硬度一般都要求HRc45以上在高壓系統(tǒng)中大型重載有液壓沖擊的密封場合應(yīng)用廣泛具有承受較大徑向力及頻繁的壓力波動(dòng)，軸向壓縮量大等特點(diǎn)，有五組和七組之分，安裝V型圈的開口應(yīng)向壓力高的一側(cè)。6中即為7組V型圈的密封形式2只V型圈加1只導(dǎo)向帶結(jié)構(gòu)。圖66，DAS湊型組圈密

孔用緊合密封封活塞4

軸向尺寸短，安裝方便，成本低，多用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞及液壓缸，如推土機(jī)，挖掘機(jī)等。如圖77，SPGW活塞組合封密封：低磨擦力和極好的耐磨性，并且耐液壓沖擊，可用于負(fù)載變化大的場合。如汽車吊、挖掘機(jī)等。如圖三、活塞桿與缸蓋的動(dòng)密封活塞桿密封安裝在液壓缸端蓋內(nèi)側(cè)防塵密封里面，作用是防止液壓油外漏，主要承壓原件之一，單向承壓，承受壓力較大，直接與液壓油接觸。要求靜止?fàn)顟B(tài)下保壓性能好，運(yùn)動(dòng)中承壓要高，密封性能要好，摩擦因數(shù)小，抗擠出能力強(qiáng)等?；钊麠U密封的截面形式與材質(zhì)較多，根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇不同的截面形式與材質(zhì)。1型密封（支撐環(huán)）同活塞一樣，活塞桿處密封使用Y圈也比較多，活塞使用孔用Yx型密封圈，這里使用軸用Yx型密封圈，該處密封常有形式是支撐環(huán)+Yx型封圈+防塵圈，支撐環(huán)安裝在液壓缸端蓋內(nèi)側(cè)，主要作用是支撐活塞桿；防止活塞桿不垂直受力給桿密封帶來的承壓不均勻造成的密封效果差和使用壽命短等作用。同活塞上導(dǎo)向帶一樣，活塞導(dǎo)向帶和活塞桿支撐環(huán)的使用壽命直接影響到活塞密封和活塞桿密封的使用效果與壽命，所以對(duì)導(dǎo)向帶和支撐環(huán)的要求也較高，比如摩擦系數(shù)小，硬度高，使用壽命長等。5

2，特封斯特封由一個(gè)低摩擦填充聚四氟乙烯階梯環(huán)和一個(gè)型橡膠彈性體組成特封是單向密封一般用于活塞桿密封有時(shí)也用于單作用的活塞密封活塞密封用斯特封情況不多形圈在內(nèi)側(cè)用于高低速直線運(yùn)動(dòng)的高壓系統(tǒng)油缸。由于動(dòng)摩擦系數(shù)相近，是伺服油缸密封的首選，采用兩個(gè)斯特封可以達(dá)到零泄露，一般形式是：支撐環(huán)斯+向防塵圈。3型密封同活塞V型密封圈一樣，V圈密封被廣泛應(yīng)用于活塞桿處密封，V形密封圈的截面呈現(xiàn)V形是一種典型的唇形密封圈運(yùn)動(dòng)摩擦阻力較Y密封圈大，但密封性能可靠、使用壽命長，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，可只調(diào)整壓環(huán)或填片而無須更換密封圈裝V形密封圈時(shí)樣必須將密封圈的凹口面向工作介質(zhì)的高壓一側(cè)，前面已經(jīng)說過型圈有夾織物橡膠和聚氯乙烯兩種，夾織物橡膠V形密封圈的耐壓性能和耐磨性能均比聚氯乙烯形密封圈好氯乙烯V密封圈又具有優(yōu)良的密封性能所以若將這兩種不同材質(zhì)的密封圈交替組裝起來使用，便能充分發(fā)揮各自的特性，獲得最佳的密封效果。四、面防裝在液

端防塵密封塵密封安壓缸端蓋的內(nèi)側(cè)，主密封唇暴露在空氣中，密封介質(zhì)為所附著的塵土、灰砂、雨水及冰霜等污物防止外部灰塵雨水進(jìn)入密封機(jī)構(gòu)內(nèi)部影響液壓油的粘度和劃傷內(nèi)部6

密封件密封唇的作用。防塵密封圈分為多種類型號(hào)與尺寸，有聚脂，也有外包金屬骨架，因此，使用范圍與針對(duì)對(duì)像更加廣泛。點(diǎn)：耐磨性特好、抗擠出、耐沖擊、壓縮變形小、適應(yīng)范圍廣