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液壓密封件的設(shè)計(jì)與選用
來源:東莞市東晟密封件科技有限公司 - m.tjmxbz.com.cn更新時(shí)間:2015-08-20
液壓油缸是液壓系統(tǒng)中最終完成作業(yè)的一個(gè)重要的執(zhí)行元件,液壓油缸由缸筒、活塞、活塞桿、缸蓋、密封件等組成;密封件在油缸中的作用是防止工作介質(zhì)的泄漏及外界灰塵和異物的侵入。外漏會造成工作介質(zhì)的浪費(fèi),污染機(jī)器和環(huán)境,甚至引起機(jī)械操作失靈及設(shè)備人身事故;內(nèi)漏會引起液壓系統(tǒng)容積效率急劇下降,達(dá)不到所需的工作壓力,甚至不能正常工作;侵入系統(tǒng)中的灰塵顆粒,會引起和加劇液壓元件的磨損,進(jìn)一步導(dǎo)致泄漏。現(xiàn)代液壓系統(tǒng)對密切件的要求極高,它的工作可靠性和使用壽命,是衡量液壓系統(tǒng)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。
關(guān)于液壓密封件分類:
被密封的部位是在兩個(gè)需要密封的機(jī)械偶合面之間。通常根據(jù)此偶合面在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有無相對運(yùn)動,可把液壓密封件分為動密封和靜密封兩大類。再按照密封件的制造材料、安裝方式、結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)一步分成不同的小類:靜密封中有非金屬靜密封(O型密封圈、橡膠墊片、聚四氟乙烯帶等),半金屬密封(組合密封墊圈),金屬靜密封(金屬密封墊圈),液態(tài)靜密封(密封膠);動密封中有自封式壓緊型密封(O型密封圈、滑環(huán)組合密封圈、異形密封圈等),自封式自緊型密封(U型密封圈、組合U型密封圈、V型組合密封圈、復(fù)合唇形密封圈、雙向組合唇形密封圈等),活塞環(huán)密封(活塞環(huán)),機(jī)械密封(機(jī)械密封圈),油封(旋轉(zhuǎn)骨架油封、高壓油封、黃油封等),防塵密封(防塵圈、骨架防塵圈)。
關(guān)于密封原理:
除了間隙密封外,都要使用密封件,使相鄰兩個(gè)偶合表面間的間隙控制在需要密封的液體能通過的最小間隙以下。此最小間隙由液體的壓力、表面張力(粘度)、分子最等決定。自封式壓緊密封,其作用是通過壓緊力(預(yù)壓縮力和介質(zhì)工作壓力所產(chǎn)生的)所得的密封件與偶合件間的接觸壓力(它自動隨著介質(zhì)工作壓力的增加而增高),使密封圈在密封面上磨合,以阻塞泄漏通路,達(dá)到密封的目的;自封式自緊型密封(唇形密封)則是利用密封圈自身變形所產(chǎn)生的反力,進(jìn)行初始密封,在介質(zhì)壓力作用下,撐開密封唇緣,使之緊貼偶合表面,其接觸的壓力,亦隨介質(zhì)工作壓力的增加而增高,以達(dá)到密封的作用。
關(guān)于選用原則:液壓密封件及密封裝置的設(shè)計(jì)或選用原則:
①基本要求:
A、在工作壓力下,應(yīng)具有良好的密封性能,并隨著壓力的增加能自動提高其密封性能,即泄漏在高壓下沒有明顯的增加;B、液壓密封件長期在流體介質(zhì)中工作,必須保持材質(zhì)特性的穩(wěn)定;C、密封的動、靜縻擦阻力要小,縻擦系數(shù)要穩(wěn)定,不能出現(xiàn)運(yùn)動偶件卡住或運(yùn)動不均勻等現(xiàn)象;D、磨損小,使用壽命長;E、制造簡單,拆裝方便,成本低廉。
②影響密封性能的因素:
A、工作介質(zhì)的種類;B、使用油溫(以密封部位的溫度為準(zhǔn));C、使用壓力的大小和波形;D、密封偶合面的滑移速度;E、擠出間隙的大?。籉、密封件與偶合面的偏心程度;G、密封偶合面的粗糙度、密封件和安裝槽的形式、結(jié)構(gòu)、尺寸、位置等。
③設(shè)計(jì)選用原則:
液壓密封件的選擇方法,首先要根據(jù)密封設(shè)備的使用條件和要求,如負(fù)載情況、工作壓力及速度大小和變化情況、使用環(huán)境以及對密封性能的具體要求等,正確選擇與之相匹配的密封結(jié)構(gòu)型式;然后再根據(jù)所用工作介質(zhì)種類和使用溫度,合理選擇密封件材料;此外在具有塵埃和雜質(zhì)的環(huán)境中使用密封裝置時(shí),還必須根據(jù)污染情況和對防塵的要求,選擇合適的防塵圈。
④設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn):
在液壓密封件的選用和設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量選用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO、中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB、德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS等。
關(guān)于密封材料:①密封材料的使用要求:
A、在工作介質(zhì)中有良好的穩(wěn)定性,即體積變化?。ú灰着蛎浖笆湛s)、難溶解、軟化和硬化;B、在工作介質(zhì)中壓縮恢復(fù)性大,永久變形小;C、有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度,受工作介質(zhì)影劇后,其變化??;D、耐熱性、耐寒性及吸振性能好;E、耐磨性好,縻擦系數(shù)小;F、材料密實(shí);G、具有與密封面貼合的柔軟性和彈性;H、耐臭氧性和耐老化性好,經(jīng)久耐用;I、易制造加工,價(jià)格便宜。
②常用密封材料的種類和性能:
在液壓系統(tǒng)中,常用的密封材料目前以合成橡膠和合成樹脂為主,其中合成橡膠是主要的密封材料,它具有密封材料所必需的優(yōu)良彈性和機(jī)械強(qiáng)度,又有較好的耐油性和耐熱性,因此,其應(yīng)用范圍十分廣泛;在超出橡膠材料規(guī)定的溫度和耐化學(xué)腐蝕的條件下,不能使用合成橡膠時(shí),可采用填充聚四氟乙烯等合成樹脂材料;在高溫、高壓下,合成橡膠和合成樹脂材料都無法使用時(shí),則使用金屬材料。在我們現(xiàn)場作業(yè)時(shí),對密封件的要求要比一次裝配<新機(jī)組張>的時(shí)候要求要高:在二次裝配<保養(yǎng)更換>的時(shí),機(jī)械的精度和油的清潔度都沒有原來的好,密封件的使用環(huán)境越來越惡劣,再加上更換密封件的工作強(qiáng)度,所以在先用和裝配密封件時(shí),應(yīng)該高度重視!
在選用和安裝時(shí)應(yīng)該注意:
1.結(jié)合設(shè)備的使用工況來選<參照有關(guān)資料>型號。
2.盡量選用正品。
3.在條件許可的情況下改進(jìn)<有些機(jī)械在當(dāng)初就存在設(shè)計(jì)問題>其裝配樣式<比喻在桿封的位置加裝泄油導(dǎo)流管>。
4.嚴(yán)格要求按正規(guī)的裝配步驟,減少不良裝配所引起的泄漏。
油缸設(shè)計(jì)、加工、安裝注意事項(xiàng)
1、油缸的加工精度
實(shí)驗(yàn)證明,與油封接觸的運(yùn)動工作表面,表面粗糙度Ra超過0.8um。油封的泄漏量和磨損值將直線上升,故建議運(yùn)動工作表面粗糙度為Ra0.1~0.8um。 為保證PU的密封性能,避免在裝配過程中損傷密封件,在液壓缸的設(shè)計(jì)和安裝中應(yīng)考慮到以下幾個(gè)方面:
2、缸筒
材質(zhì):一般以碳鋼,低壓系統(tǒng)及磨擦條件較好的場合可用鋁合金、青銅、不銹鋼等。
內(nèi)表面質(zhì)量及粗糙度:內(nèi)表面一般都需珩磨、拋光或滾壓,要求達(dá)到Ra0.1~0.8um的粗糙度,且不得有縱橫向刀紋。
3、活塞桿
材質(zhì):一般為碳鋼、鍍鉻鋼,低壓系統(tǒng)及磨擦條件較好的場合可用鋁合金、青銅、不銹鋼等。
表面質(zhì)量及粗糙度:要求粗糙度為Ra0.2~0.4um,熱處理后表面鍍硬鉻。
工程機(jī)械用液壓缸的活塞桿有可能被砂石劃傷,要求其表面硬度在HRC60以上。
4、油封安裝溝槽
結(jié)構(gòu)形式:可分為整體式溝槽和分體式溝槽。
橡膠液壓密封件
橡膠材料是液壓密封件最常使用的一種材料。它具有很好的抗礦物油,抗水性能。并可根據(jù)要求制成不同的硬度,不同的形狀。橡膠材料可硫化成形,注射成形,切削加工成形。并加纖維和棉線,來擴(kuò)展它的使用范圍。
橡膠密封件主要有U形圈,L形圈和V形圈。由于液壓的使用壓力越來越高,要求的密封可靠性,使用壽命都在提高。橡膠密封為了滿足這些要求,近二十年來在制作工藝、材料方面、密封唇口設(shè)計(jì)、密封結(jié)構(gòu)上都作了很大的改進(jìn)。