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摘要：在液压油缸设计中，密封系统的合理选用，直接关系到设备的正常工作 ，一个好的密封系统，应该有低摩擦、零泄露、耐高温、耐高压、抗侧向载荷的特性。 液压技术被引入工业领域已经有一百多年的历史，随着液压行业的飞速发展和市场需求量的增加，液压油缸作为液压系统的主要执行元件，需求量日益增多。 液压油缸能否正常、可靠地工作，关键取决于密封系统的选用，而同一密封系统对于不同的产品其使用效果是不同的。 如：适用于塔机顶升油缸上的最佳密封配置，不适用于动作频繁的挖掘机、装载机;煤矿支架密封装置，不适于起重机、随车吊上使用。 因此如何正确选取密封系统在液压油缸设计中显得尤为重要。 1 密封系统要求 所谓密封系统：就是通过两个或两个以上元件的组合达到所要求的密封效果。 一个好的密封系统，应该有低摩擦、零泄露、耐高温、耐高压、抗侧向载荷的特性。 在通常情况下，还必须考虑以下因素： （1）系统压力：密封件应在高压、低压下均能保持密封性； （2）液压装置环境 ：室内或室外工作温度； （3）液压油缸的行程长短及工作频率； （4）系统工作温度、运动速度； （5）工作时间和静止时间； （6）液压装置的安装形式：水平或垂直； （7）安装条件； （8）密封件表面粗糙度； （9）密封材料的特性； （10）介质的特性及材料的相容性； （11）足够的弹性及尺寸稳定性，以及补偿缸内径的变化； （12）在大间隙及高压下被挤出 ； （13）材料擦伤及磨损时，不让颗粒进入系统； （14）侧向载荷； 2 密封系统选取 在油缸设计中，密封系统通常包括活塞杆密封和活塞密封，密封件的正确选型和搭配是决定密封系统性能的重要因素，下面结合笔者多年的工作经验，根据实际的工况要求，推荐几种工程机械、建筑机械、煤矿机械典型密封系统。 2.1 建筑塔机上顶升油缸选用的密封配置 使用要求为：工作压力≤25mpa,温度范围-30°c～+110°c，往复速度≤0.5 m/s 结构形式一（见图 1）。 图 1 中，1 为 活塞用导向环 ： 活塞作往返运动时可以避免活塞与缸筒内壁相碰撞，起支承导向作用，亦可补偿活塞与缸筒内壁的间隙。 材质为聚甲醛或青铜复合材料；2 为yx 型活塞密封圈：是单作用密封圈，用于油缸往复运动的密封，材质为聚氨脂；3 为活塞杆用导向环：避免活塞杆往返时与导向套内壁相碰撞，起导向作用，亦可补偿活塞杆与导向内壁四周的间隙。 材料为聚甲醛或青铜复合材料；4 为“yx”型活塞杆密封圈：是单作用的密封圈，用于油缸往复运动的密封，材料为聚氨脂；5 为“o”型圈：具有结构紧凑、所占空间小，动摩擦阻力小，成本低廉等特点；6 为防尘圈：在活塞杆运动时能阻挡灰尘、污物、沙粒及金属进入油缸。 防止刮伤活塞杆和活塞杆上的密封件，起保护导向套延长密封件寿命的作用。 结构形式二（见图 2）； 图 2 中，1 为活塞用组合密封：是一种双作用密封圈，由一个弹性橡胶密封圈和两个附加挡圈和两个耐磨环组成，导向和密封性能是由密封件本身在极小的空间实现，结构紧 凑，无内泄；2 为活塞杆用导向环：材质为聚甲醛或青铜复合材料；3 为 “yx”型活塞杆密封圈：是单作用的密封圈，用于油缸往复运动的密封，材料为聚氨脂；4 为“o”型圈 ：具有结构紧凑、所占空间小、动摩擦阻力小、成本低廉等特点；5 为防尘圈：在活塞杆运动时能阻挡灰尘、污物、沙粒及金属进入油缸。防止刮伤活塞杆和活塞杆上的密封件，起保护导向套延长密封件寿命的作用。 上述两种结构形式均具有结构简单、安装方便、成本低廉的特点。其区别在于活塞的密封不同；结构形式一选用 yx 型活塞密封，比结构形式二选活塞用组合密封（见图 2）更为经济，且加工方便、制造容易。 因塔机油缸使用频率不高，运动平稳，采用这两种密封配置结构效果较好， 没有发生过漏油现象。 2.2 工程机械用油缸密封配置 起重机、随车吊变幅油缸、伸缩油缸、支腿油缸上用的密封配置（见图 3）。 使用要求： 工作压力≤32mpa , 温度范围-30°c～+100°c，往复速度≤0.5 m/s。 图 3 中，1 为活塞用导向环：避免活塞杆往返时与缸筒内壁相碰撞，起导向作用，亦可补偿。 材料为聚甲醛或夹布酚醛；2 为活塞用合密封 ： 是一种双作用密封圈，由一个弹性橡胶密封圈和两个附加挡圈和两个耐磨环组成， 导向和密封性能是由密封件本身在极小的空间实现，结构紧凑，无内泄；3 为活塞杆用导向环：避免活塞杆往返时与导向套内壁相碰撞，起导向作用，亦可补偿。 材料为聚甲醛或夹布酚醛；4 为斯特封：由一个密封环和一个 o 型圈组成，极小的起动和运动摩擦力， 在低速下也可保持平稳运动，无爬行现象，耐磨损，抗挤压，吸收压力冲击，由于特殊形状的密封结构，具有良好的油膜回油特性；5 为 yx 型活塞杆密封圈：是单作用的密封圈，用于油缸往复运动的密封， 材料为聚氨脂；6 为防尘圈：在活塞杆运动时能阻挡灰尘、污物、沙粒及金属进入油缸。 防止刮伤活塞杆和活塞杆上的密封件， 起保护导向套延长密封件寿命的作用。 此种密封配置特点为：结构紧凑、耐高压、抗冲击、无内泄。 2.3 煤矿支柱用油缸密封配置 使用要求：工作压力≤45mpa,温度范围-30c～+100°c，往复速度≤0.5 m/s（见图4）。 此种密封配置的优点是：结构紧凑，耐高压，抗冲击，无内泄，密封可靠。但因为介质为乳化液，摩擦阻力大。 适用于恶劣工作环境，压力变化大，可靠性要求高的工况条件下。 2.4 冶金重载油缸密封配置 使用要求：工作压力≤50mpa,温度范围-40°c～+100°c（若用氟胶夹布 v 型圈及防尘圈，耐高温可达 150°c），往复速度≤0.5m/s（见图 5）。 该液压系统适用于苛刻工作环境，压力变化大， 可靠性要求较高及不可预测的工况。 通过上面所介绍的几款不同用途的油缸密封系统， 可以看出一个好的密封系统的选用，与使用环境、工作压力、安装形式、工作温度等有很大关系， 在油缸设计时应根据使用工况的变化予以调整。 由于实际运用中可能出现一些未知因素， 本文所推荐的液压系统仅供参考。 参考文献： [1] 上海嘉诺液压技术有限公司.液压密封件[z]. [2] 广州嘉诺液压技术有限公司.液压密封件[z]. [3] 机械设计手册第 29 篇 密封件[m].化学工业出版社. 作者：刘媛丽 顾 喜 田秀平 |
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