液壓與氣壓傳動

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1、School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Chapter 5 密封件 本章主要內(nèi)容： 5.1 密封 的作用與分類 5.2 密封件 的材料 5.3 常用 密封件 5.4 新型 密封件 5.5 組合式 密封件 5.6 防塵圈 5.7 旋轉(zhuǎn) 密封件 5.8 膠密封 與 帶密封 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 液壓與氣壓傳動 了解密封的作用與分類 了解密封件的材料及常用密封材料 掌握幾種常用密封件的性能特點(diǎn)及其密封原理 O形密封圈的主要性能與工作原理 Y形密封圈的主要性

2、能與工作原理 V形密封圈的主要性能與工作原理 目的任務(wù) : 重點(diǎn)難點(diǎn) : 第五章 密封件 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.1 密封 的作用與分類 在 液壓 與 氣壓 傳動系統(tǒng)及其元件中 ， 安臵密封裝臵和密封元件的 作用 ， 在于防止工作介質(zhì)的泄漏及外界塵埃和異物的侵入 。 設(shè)臵 于 密封裝臵中 、 起 密封作用 的元件稱為 密封件 。 液壓與氣壓傳動的工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動或暫存 時(shí)，由于壓力、間歇、粘度等因素的變化，而導(dǎo)致少量工作介質(zhì) 越過容腔邊界，由高壓腔向低壓腔或外界流出，

3、這種 “ 越界流出 ” 現(xiàn)象稱為 泄漏 。 1. 密封的作用及其意義 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 泄漏分為 內(nèi)泄漏 和 外泄漏 兩類。 對于 液壓傳動系統(tǒng) ， 內(nèi)泄漏 會引起系統(tǒng) 容積效率 的急劇下降，達(dá) 不到所需的工作壓力，使設(shè)備無法正常運(yùn)作； 外泄漏 則造成 工作 介質(zhì)浪費(fèi) 和 污染環(huán)境 ，甚至引發(fā) 設(shè)備操作失靈 和 人身事故 。 內(nèi)泄漏 指在系統(tǒng)或元件內(nèi)部工作介質(zhì)由高壓腔向低壓腔的泄漏； 外泄漏 則是由系統(tǒng)或元件內(nèi)部向外界的泄漏。 單位時(shí)間內(nèi)泄漏的工作介質(zhì)的體積稱為 泄漏量 。 對于 氣壓傳動系統(tǒng)

4、 ，由于其工作介質(zhì)為壓縮空氣且工作壓力不 高，因此氣體的泄漏問題往往得不到應(yīng)有的重視。其實(shí)， 氣壓 傳動系統(tǒng)中的泄漏 同樣會造成 系統(tǒng)壓力下降 ， 能耗加大 ， 動作 紊亂 ，或造成 真空系統(tǒng)中的負(fù)壓建立不起來 ； 氣缸進(jìn)氣口的泄 漏 將造成 氣缸低速運(yùn)行的爬行 ，等等。 正確和合理地使用密封件是液壓 與氣壓傳動系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保證 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 密封的作用是 阻止泄漏 。造成泄漏的原因主要有兩方面： 一是密 封面上有間隙 ； 二是密封部位兩側(cè)存在較大壓力差 。消去或減小 任一因素都可以

5、阻止或減小泄漏。因此，密封的方法通常有： 1）封住結(jié)合面的間隙 ； 2）切斷泄漏通道 ； 3）增加泄漏通道中的阻力 ； 4）設(shè)臵作功元件 ， 對泄漏介質(zhì)造成壓力 ， 以抵消或平衡泄漏通道 的壓力差 。 2. 密封的分類 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 分類 主要密封件 靜密封 非金屬靜密封 O形橡膠密封圈 橡膠墊片 聚四氟乙烯生料帶 橡膠 -金屬復(fù)合靜密封 組合密封墊圈 金屬靜密封 金屬墊圈 空心金屬 O形密封圈 液態(tài)密封墊 密封膠 表 5-1 密封的分類 根據(jù)被密封的偶合面在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有無相對運(yùn)動，可將密

6、封分為 靜密封 和 動密封 兩大類。另外按照密封件的 制作材料 、 結(jié)構(gòu)形式 和 密封機(jī)理 等還可進(jìn)一步細(xì)分。密封的分類見 表 5-1。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 動 密 封 非接觸式密封 間隙密封 利用間隙 迷宮 阻尼等 接觸式密封 自封式壓緊型密封 O形橡膠密封圈 同軸密封圈 異形密封圈 其他 自封式自緊型密封 (唇形密封 ) Y形密封圈 V形密封圈 組合式 U形密封圈 星形和復(fù)式唇密封圈 帶支承環(huán)組合雙向密封圈 其他 活塞環(huán) 金屬活塞環(huán) 旋轉(zhuǎn)軸油封 油封 液壓缸導(dǎo)向支承件 導(dǎo)向支承環(huán) 液壓缸防塵

7、圈 防塵圈 其他 其他 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 密封件材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的 工作介質(zhì) 以及 設(shè) 備工作條件 的不同，密封件材料應(yīng)具有不同的適應(yīng)性。 Part 5. 2 密封件 的材料 密封材料的一般要求： 1） 材料密實(shí) ， 不易泄漏 工作介質(zhì)； 2） 對工作介質(zhì)有 良好的適應(yīng)性 和 穩(wěn)定性 ； 3） 有適當(dāng)?shù)?機(jī)械強(qiáng)度 和 硬度 ， 受工作介質(zhì)的影響小 ； 4） 壓縮性 和 復(fù)原性好 ， 永久變形小 ； 5） 溫度適應(yīng)性好 ， 高溫下不軟化 、 不分解 ； 低溫下不硬化 、 不脆

8、 裂 ； 1. 對密封件材料的要求 密封材料的一般要求： 6） 摩擦因數(shù)小 ， 耐磨性好 ； 7） 抗腐蝕性能好 ， 能在工作介質(zhì)中長期工作 ， 其體積和硬度變化 ??； 8） 與密封面貼合的 柔軟性 和 彈性好 ； 9） 耐臭氧性 和 耐老化性好 ， 使用壽命長 ； 10） 加工性能好 ， 價(jià)格低廉 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 常用橡膠密封材料 常用的橡膠密封材料主要是 合成橡膠 。 由于合成橡膠的膠種 較多 ， 且各自的性能也各不相同 。 因此 ， 在選用時(shí)除要求其 必須滿足上述使用要求外

9、， 還應(yīng)根據(jù)不同膠種的 特性 和 使用 范圍 ， 參照密封件的工況條件 ， 進(jìn)行正確選擇 。 常用橡膠密 封材料所適應(yīng)的 介質(zhì) 和 使用溫度范圍 見 表 5-2。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 注： 可以使用； 有條件使用； 不可使用。 表 5-2 常用橡膠密封材料所適應(yīng)的介質(zhì)和使用溫度范圍 密封材料 石油基液壓油和 礦物基潤滑酯 難燃性液壓油 使用溫度范圍 水 -油乳化液 水 -乙二醇基 磷酸酯基 靜密封 動密封 丁腈橡膠 聚氨酯橡膠 氟橡膠 硅橡膠 丙烯酸酯橡膠 丁基橡膠 乙丙橡膠 -40+120 -

10、30+80 -25+250 -50+280 -10+180 -20+130 -30+120 -40+100 一般不用 -25+180 一般不用 -10+130 -20+80 -30+120 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 3. 常用合成樹脂密封材料 常用合成樹脂中 ， 使用最多的是 聚四氟乙烯樹脂 。 在聚四氟 乙烯中摻入不同的充填材料 ， 可改善和提高其綜合物理化學(xué) 性能 ， 從而擴(kuò)大了它的使用范圍 。 因此 ， 聚四氟乙烯樹脂密 封材料可適用 石油基液壓油 、 水 -油乳化液 、 水 -乙二醇基液壓 液

11、 、 磷酸脂基液壓液等 工作介質(zhì)的密封 。 常用合成樹脂密封 材料的 主要特點(diǎn) 和 應(yīng)用范圍 見 表 5-3。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 表 5-3 常用合成樹脂密封材料的主要特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 名稱 使用溫度 / 主要特點(diǎn) 應(yīng)用范圍 聚四氟乙烯 及加充填物 聚四氟乙烯 -100+260 耐磨性極佳 ,耐熱 耐塞性優(yōu) 良 ,能耐幾乎全部化學(xué)藥品及 溶劑和油等液體 .彈性差 ,熱 脹系數(shù)大 適用于制作擋圈、支承環(huán)、導(dǎo)向 支承環(huán)及壓環(huán)，與 O形圈等組合 成同軸密封圈。噴涂、貼粘在密 封件工作面，以降低摩擦因數(shù)

12、， 提高耐熱性。制作生料帶 聚酰胺尼龍 -40+100 耐磨性能佳（優(yōu)于銅和一般 鋼材），耐弱酸、弱堿和水、 醇等溶劑。沖擊性好，有一 定的機(jī)械強(qiáng)度，抗強(qiáng)酸腐蝕 性差，溶于濃硫酸、苯酚， 有吸水性及冷流性 適用于制造擋圈、壓環(huán)、導(dǎo)向支 承環(huán)等。三元尼龍與丁腈并用制 作往復(fù)動密封，可改善密封件性 能 聚甲醛 -40+100 動靜摩擦因數(shù)較小，耐有機(jī) 溶劑及化學(xué)腐蝕，具有良好 的機(jī)械性能及抗蠕變性 適用于制作往復(fù)運(yùn)動密封圈用的 擋圈和導(dǎo)向支承環(huán)等 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 表 5-4 常用金屬密封材料的種

13、類和應(yīng)用范圍 材料 使用溫度 / 應(yīng)用范圍 材料 使用溫度 / 應(yīng)用范圍 鉛 銀 黃銅 鎳 紫銅 100 650 260 810 315 適用于高溫、 高壓油、高 壓水蒸氣等 場合 蒙太爾合金 鋁 不銹鋼 欽鋯 810 430 870 540 適用于高溫、 高壓油、高壓 水蒸氣等場合 金屬密封材料主要用于 靜密封 。 常用金屬密封材料的 種類 和 應(yīng)用范 圍 見 表 5-4。 4. 常用金屬密封材料 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué) 院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 除間隙密封外 ， 密封都是 利用密封件使偶合面間的間隙 控制在工 作介質(zhì)能

14、通過的最小間隙之下 。 該最小間隙取決于工作介質(zhì)的 壓 力 、 粘度 、 相對分子質(zhì)量 等 。 Part 5.3 常用 密封件 接觸式動密封中的 壓型密封 ， 是通過由 預(yù)壓縮力 和 介質(zhì)壓力 產(chǎn)生的 壓緊力 ， 在 密封件 與 偶合面 之間形成 接觸壓力 ， 介質(zhì)壓力愈高 ， 接 觸壓力愈大 ， 使密封件與耦合面緊密貼合 ， 以阻塞泄漏通道 ， 達(dá)到 自密封 。 而 自封式自緊型密封 ， 則是 利用密封件自身變形 所產(chǎn)生的 反壓力 也 隨介質(zhì)壓力的增加而增大 ， 從而達(dá)到自密封 。 本章介紹常用的 O形 、 Y形 和 V形 密封圈的 主要性能 、 密封原理 及 其 應(yīng)用 。 School o

15、f Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.3.1 O型 密封圈 1. 主要性能 O形封圈 是一種截面為圓形的橡膠圈 ， 如 圖 5-1所示 。 其材料主要為 丁腈橡 膠 或 氟橡膠 。 O形密封圈是 液壓 與 氣 壓傳動系統(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) 動密封 。 圖 5-1 O形密封圈 d1 O形圈內(nèi)徑 d2 O形圈截面直徑 其使用速度范圍一般為 0.0050.3m/s。 用于 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封時(shí) ， 僅 限于 低速回轉(zhuǎn)密封裝臵 。 如液壓挖掘機(jī)的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥 動密封機(jī)構(gòu) 。

16、一般 O形密封圈在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封裝臵中使用較少 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 O形密封圈 與其他形式密封圈比較 ， 具有以下 優(yōu)點(diǎn) ： 1） 結(jié)構(gòu)小巧 ， 裝拆方便 。 2） 靜 、 動密封 均可使用 。 3） 動摩擦阻力 比較小 。 4） 使用單件 O形密封圈 ， 可對 兩個(gè)方向 起密封作用 。 5） 價(jià)格低廉 。 但是 ， 當(dāng)設(shè)備閑臵時(shí)間過久而再次起動時(shí) ， O形密封圈的摩擦阻 力會因其與密封副耦合面的粘附而陡增 ， 并出現(xiàn) 蠕動 現(xiàn)象 。 School of Mechanical Engineer

17、ing 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 用于靜密封時(shí)的密封原理 當(dāng)沒有介質(zhì)壓力時(shí) ， 密封圈在自身 的彈性力作用下 ， 對接觸面產(chǎn)生一 個(gè)預(yù)接觸應(yīng)力 p0， 如 圖 5-2a所示 。 圖 5-2 O形密封圈的靜密封原理 a)空載狀態(tài) 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 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 而當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后 ， 則在 介質(zhì)壓力 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

18、 密封間隙 。 此時(shí) ， 作用于密封副偶 合面的接觸壓力上升為 p0+p=pm， 從 而大大增加了密封效果 ， 如 圖 5-2b 所示 。 當(dāng)容腔內(nèi)的介質(zhì)卸壓后 （ p=0） ， 則由于 O形密封圈仍具有初裝時(shí) 的 預(yù)接觸應(yīng)力 p0， 故仍能保證密封性能 。 此即所謂 O形密封圈的 自密封作用 。 圖 5-2 O形密封圈的靜密封原理 b)承載狀態(tài) 2. 用于靜密封時(shí)的密封原理 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 3. 用于往復(fù)運(yùn)動密封時(shí)的密封原理 O形密封圈 在往復(fù)運(yùn)動滑移面上的接觸情況 ， 如 圖 5-3所示

19、 。 此時(shí) O形密封圈的 動密封作用 主要還是依靠其 預(yù)壓縮 和 加壓后作用于耦 合面上的接觸應(yīng)力 ， 且由于 O形密封圈自身的彈性而具有磨損后自 動補(bǔ)償?shù)哪芰?。 圖 5-3 O形密封圈的動密封原理 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 此外 ， 還存在其他復(fù)雜情況 ： 當(dāng)用于液體介質(zhì)密封時(shí) ， 由于液體的 壓力 、 粘度 及 運(yùn)動速度 等因 素的作用 ， 沿滑移面和密封件間形成一層粘附力極強(qiáng)的邊界層液 體膜 ， 如 圖 5-3a所示 。 這層液體薄膜始終存在著 ， 它亦起一定的 密封作用 。 當(dāng)滑移面向外伸出

20、時(shí) ， 液體膜隨之一起探出 ， 如 圖 5-3b所示 。 當(dāng)滑移面縮回時(shí) ， 液體膜則被密封件阻留于外側(cè) 。 隨著滑移面往 復(fù)次數(shù)的增加 ， 阻留于密封件外側(cè)的液體膜日漸增厚 ， 最后形成 液滴 ， 從滑移面滴下 （ 見 圖 5-3c） 。 這就是 O形密封圈用于往復(fù)運(yùn) 動密封時(shí)會產(chǎn)生泄漏的原因 。 因此 ， O形密封圈不宜應(yīng)用于滑移面需頻繁往復(fù)運(yùn)動的密封裝臵 中 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 4. 應(yīng)用 O形密封圈 一般安裝在 外圓 或 內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi) 起密封 作用 ， 如 圖 5-4所示

21、 。 圖 5-4 O形密封圈的安裝 a)在外圓的矩形槽內(nèi) b)在內(nèi)圓的矩形槽內(nèi) School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 O形密封圈 良好的密封效果很大程度上取決于 O形密封圈尺寸 與 溝槽盡寸匹配的正確性 ， 世界各國的標(biāo)準(zhǔn)對此都有較嚴(yán)格的 規(guī)定 。 密封裝臵設(shè)計(jì)時(shí)若 O形密封圈的壓縮量選擇過小 ， 或 加工溝槽 時(shí)公差波動使壓縮量趨小 ， 裝配后就會引起泄漏；如果 壓縮量 選擇過大 ， 或 加工溝槽時(shí)公差波動使壓縮量趨大 ， 則會導(dǎo)致 O 形密封圈橡膠應(yīng)力松弛而形成泄漏 。 同樣 ， 若 裝配后 O形密封圈拉伸過

22、度 ， 也會因其過早老化而引 起密封裝臵泄漏 。 4. 應(yīng)用 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 O形密封圈的 拉伸量 和 壓縮率 c可按下列公式計(jì)算 （ 5-1） （ 5-2） 式中 d2 O形密封圈截面直徑； D O形密封內(nèi)徑； D1、 D2、 D3，如 圖 5-5（見教材 P232） 所示； h O形密封圈安裝空間的高度，即 22 3121 DDDDh 或 dc O形密封圈安裝空間的高度，即： 3502 .cc kddk c 系數(shù)，一般取 kc=1.251.45。 2 23 2 22 dD dD dD d

23、D 或 c c c 100%dhd School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 O形密封圈的 拉伸量 和 壓縮率 的選用范圍 ， 見 表 5-5。 表 5-5 O形密封圈的拉伸量和壓縮率的選取范圍 密封型式 密封介質(zhì) 拉伸量 /mm 壓縮率 c(%) 靜密封 液壓油 空氣 1.031.04 1.01 1525 1525 往復(fù)動密封 液壓油 空氣 1.02 1.01 1217 1217 旋轉(zhuǎn)動密封 液壓油 0.951 510 由 表 5-5可知 ， 靜密封的壓縮率大于動密封 ， 但是其極值應(yīng) 小于 25%。 否則壓縮應(yīng)力

24、明顯松弛 ， 將產(chǎn)生過大的永久變形 。 在 高溫 工況 中 ， 尤為嚴(yán)重 。 然而 壓縮率也不宜過小 ， 否則當(dāng)裝配部位存 在偏心時(shí)就會消失部分壓縮量 ， 也會導(dǎo)致泄漏 。 O形密封圈 安裝溝槽的寬度 為 O形密封圈直徑的 1.31.5倍 ， 即 b=1.31.5d2。 靜密封時(shí) ， 壓縮量較大 ， 應(yīng)取大值；往復(fù)動密封時(shí) ， 應(yīng)取小值 ， 旋轉(zhuǎn)動密封時(shí) ， 取 b=1.051.1d2， 并應(yīng)考慮摩擦生熱引 起密封圈內(nèi)徑收縮 ， 從而影響密封質(zhì)量的問題 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 當(dāng)被密封的介質(zhì) 工

25、作壓力較高時(shí) ， O形密封圈會因產(chǎn)生彈性變形 而被擠進(jìn)密封耦合面間的縫隙 ， 引起 密封圈破壞 。 解決方法 : 當(dāng) 動密封工作壓力超過 7MPa或 靜密封工作壓力大于 32MPa時(shí) ， 應(yīng)在 O形密封圈 低壓側(cè)安臵擋圈 ；若 雙向交替受介質(zhì)壓力 ， 則于 密封圈 兩側(cè)各加一個(gè)擋圈 ， 如 圖 5-6所示 。 圖 5-6 O形密封圈擋圈的安裝 a)單向受壓 b) 雙向交替受壓 在經(jīng)常承受脈沖壓力的密封裝臵中 ， 也應(yīng)采用 擋圈 ， 以防止密封圈異常 損耗 。 擋圈的材料一般為 聚四氟乙 烯樹脂 ， 或 尼龍 1010和 尼龍 6等 。 School of Mechanical Engineer

26、ing 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.3.2 Y型 密封圈 1. 主要性能 Y形密封圈 的截面呈 Y形 ， 是一種典型的 唇形密封圈 。 按其 截面的高 、 寬比例不同 ， 可分為 寬型 、 窄型 、 Yx型 等幾類 若按 兩唇的高度是否相等 ， 則可 分為 軸 、 孔通用型的等高唇 Y形密 封圈 和 不等高唇的軸用 Y形密封圈 和 孔用 Y形密形圈 ,如 圖 5-7所示 。 圖 5-7 Y形密封圈 a)等高唇 b)不等高唇（ Yx型 ） School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動

27、 Y形密封圈 廣泛應(yīng)用于 往復(fù)動密封裝臵 中 ， 其使用壽命高于 O形密 封圈 。 工作速度范圍：采用丁腈橡膠制作時(shí)為 0.010.6m/s；采用 氟橡膠 制作時(shí) ， 為 0.050.3m/s ；采用 聚氨酯橡膠 制作時(shí) ， 則為 0.011m/s。 Y形密封圈的密封性能 、 使用壽命及不用擋圈時(shí)的工 作壓力極限 ， 都以聚氨酯橡膠材質(zhì)為佳 。 Y 形密封圈的適用 工作壓力不大于 40MPa ， 工作溫度為 - 30+80 。 Y形密封圈的 性能特點(diǎn) ： 1） 密封性能可靠； 2） 摩擦阻力小 ， 運(yùn)動平穩(wěn)； 3） 耐壓性好 ， 適用壓力范圍廣； 4） 結(jié)構(gòu)簡單 ， 價(jià)格低廉； 5） 安裝方便

28、 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 密封原理 Y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運(yùn)動時(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 。 密封 唇邊磨損后 ， 由于介質(zhì)壓力的作用而具有一定的自動補(bǔ)償能 力 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 圖

29、5-8所示為 帶有副唇的軸用 Y形密封圈 。 每次往復(fù)運(yùn)動后 ， 在其 主 、 副唇之間都會殘留下微量液體 （ 工作介質(zhì) ） 。 隨著往復(fù)運(yùn)動 次數(shù)的增多 ， 殘留液體將充滿主 、 副唇之間的空間 ， 形成一個(gè)特 殊的 “ 圍困區(qū) ” 。 當(dāng)主唇處于工作狀態(tài)時(shí) ， 由于 “ 圍 困區(qū) ” 內(nèi)液體不可壓縮 ， 其間的壓 力 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 小腔內(nèi) 的工作壓力 （ 見 圖 5-8） 。 此時(shí) ， 副唇 與 耦合面 的 接觸應(yīng)力 ， 也 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 主唇 與 耦合 面 間的接觸應(yīng)力 。 因而 ， 當(dāng)軸外伸 圖 5-8 帶副唇的軸用 Y形密封圈截面 1 副唇 2 主唇 3 小腔 時(shí) 迫使 “ 圍困區(qū) ” 內(nèi)的

30、液體壓回小腔 ， 從而形成了可靠的密封狀 態(tài) ， 提高了 Y形密封圈的密封性能 。 “ 圍困區(qū) ” 內(nèi)的壓力越高 ， 則 副唇對耦合面的接觸應(yīng)力越大 ， 密封性能也就越良好 。 p School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 3. 應(yīng)用 安裝 Y形密封圈時(shí) ， 唇口一定要對著壓力高的一側(cè) ， 才能起密封作 用 。 為了防止在高壓狀態(tài)下 ， Y型密封圈的根部因材質(zhì)塑性變形而被 擠入密封耦合面的間歇，故應(yīng)控制滑移耦合件間的 配合間隙 的大 小，使其 不超過 表 5-6（見教材 P234） 所規(guī)定的 最大值 c，見 圖 5-

31、 9a。對于工作壓力 大于 16MPa的 Y形密封圈，為保證其使用壽命， 防止密封圈的根部被擠入配合間隙，應(yīng)在密封圈根部處安裝擋圈， 如 圖 5-9b所示 。 圖 5-9 Y形密封圈的安裝 a） 控制間隙 b） 安裝擋圈 1 擋圈 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 為了防止 Y形密封圈在往復(fù)運(yùn)動過程中出現(xiàn)翻轉(zhuǎn) 、 扭曲等現(xiàn)象 ， 即 保持其運(yùn)動平穩(wěn)性 ， 可在 Y形密封圈的唇口處設(shè)臵 支承環(huán) ， 如 圖 5-10所示 。 圖 5-10 安裝支承環(huán)的 Y環(huán)密封圈 a)單向受壓 b)雙向受壓 支承環(huán)上開有 均布的

32、導(dǎo)流小孔 ， 以利于壓力介質(zhì)通過小孔作用到 密封圈唇邊上 ， 撐開雙唇 ， 保持 Y形密封圈的正確動態(tài)姿勢 ， 保 證其良好的密封性能 。 對于 寬型 Y形密封圈 ， 其截面的寬度為高度的二倍或二倍以上 。 這 種密封圈不會在溝槽里產(chǎn)生翻轉(zhuǎn) 、 扭曲 ， 可不安裝支承環(huán) 。 Y形密封圈的尺寸和公差以及 安裝密封圈的溝槽尺寸、擋圈 尺寸都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化， 設(shè)計(jì)時(shí)可查閱有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.3.3 V型 密封圈 1. 主要性能 V形密封圈的截面呈現(xiàn) V形 ， 也是一種

33、典型的唇形密封圈 。 根據(jù)制作的 材料 不同 ， 可分為 純橡膠 V形密封圈 和 夾織物 （ 夾布橡 膠 ） V形密封圈 等 。 V形密封圈的密封裝臵由 壓環(huán) 、 V形密封圈 和 支承環(huán) 三部分組成 ， 如 圖 5-11所示 。 圖 5-11 V形密形裝臵 1 壓環(huán) 2 V形密封圈 3 支承環(huán) School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 V形密封圈主要用于 液壓缸活塞 和 活塞桿的往復(fù)動密封 ， 其運(yùn)動摩 擦阻力較 Y形密封圈大 ， 但 密封性能可靠 、 使用壽命長 。 工作速度范圍 ：采用 丁腈橡膠 制作時(shí)為 0.0

34、20.3m/s；采用 夾布橡 膠 制作時(shí)為 0.0050.5m/s。 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 。 V形密封圈的 最高工作壓力 60MPa， 適用工作溫度 -30+80 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 V形密封圈的性能特點(diǎn)： 1）耐壓性能好，使用壽命長； 2）根據(jù)使用壓力的高低，可以合理地選擇 V形密封圈的數(shù)量以滿 足密封要求；并可調(diào)整壓緊力來獲得最佳綜合效果； 3）根據(jù)密封裝臵不同的使用要求，可以交替安裝不同材質(zhì)的 V形 密封圈，以獲得不同的密封特性和最佳綜合效果； 4）維修和

35、更換密封圈方便； 5）密封裝臵的軸向尺寸大，摩擦阻力大。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 應(yīng)用 安裝 V形密封圈時(shí) ， 同樣必須將 密封圈的凹口面向工作介質(zhì)的 高壓一側(cè) ， 如 圖 5-12所示 。 圖 5-12 V形密封圈的安裝與調(diào)整 1 調(diào)節(jié)螺栓 2 調(diào)整墊片 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 應(yīng)根據(jù) 工作壓力 合理選擇 V形密封圈 組合個(gè)數(shù) 及 壓環(huán) 、 支承環(huán) 和 調(diào) 整墊片 的 材質(zhì) ， 見 表 5-7。

36、表 5-7 V形密封圈組合個(gè)數(shù)及壓環(huán)、支承環(huán)和調(diào)整墊片的材質(zhì) 壓力 /MPa V形密封圈個(gè)數(shù)及材質(zhì) 壓環(huán) 支承環(huán)材質(zhì) 調(diào)整墊片材質(zhì) 丁腈 膠 夾織物丁 腈膠 聚四氟 乙烯 酚醛 樹脂 酚醛 樹脂 夾織 物 白 銅 不 銹 鋼 鋁青銅 酚醛樹脂 硬鉛 白銅 60 3 4 5 5 3 4 4 5 6 6 3 4 5 6 6 注： 可用； 有條件使用； 不可使用； 較佳。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 V形密封裝臵中 ， 壓環(huán)上的 V形槽角度 ， 應(yīng)與 V形密封圈 完全 吻合 。 壓環(huán)與密封副耦合面之間 間隙

37、大小應(yīng) 嚴(yán)格控制 ， 以防 止 V形密封圈的唇邊在介質(zhì)壓力作用下 ， 被擠入間隙而造成 唇邊撕裂 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 表 5-8 壓環(huán)與耦合面之面的間隙值（夾織物 V形密封圈） 孔內(nèi)徑 /mm 直徑間隙 /mm 壓力 /MPa 21 75 75200 200250 250300 300400 400500 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.07 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20 合理的間

38、隙值見 表 5-8。 支承環(huán) 與 孔 及 軸面 之間的間隙值一般為 =0.250.4mm。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 為了保持液壓缸的運(yùn)動精度 ， 對 壓環(huán) 和 支承環(huán)的制造精度 要求較 高 。 V形密封圈材質(zhì)的選用應(yīng)根據(jù)密封裝臵的 工作壓力 和 工作速度 來進(jìn) 行 ， 見 表 5-9（ 見教材 P236） 。 夾布橡膠 V形密封圈的 耐壓性能 和 耐磨性能 均比純橡膠 V形密封圈 好 。 而純橡膠 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 ，

39、便能充分發(fā)揮各自的特 性 ， 獲得最佳的密封效果 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 V形密封圈使用一段時(shí)間后 唇邊 會磨損，為保證其密封性能的持 久性， 須及時(shí)調(diào)整其壓力 。一般 采用 螺栓 /母 或加 調(diào)整墊片 來調(diào) 整，見 圖 5-12。 圖 5-12 V形密封圈的安裝與調(diào)整 1 調(diào)節(jié)螺栓 2 調(diào)整墊片 同樣 ， V形密封圈的尺寸系列及公差已有國家標(biāo)準(zhǔn) 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.4 新型 密

40、封件 20世紀(jì) 80年代以來開發(fā)了一批新型密封件 ， 它們提高了 密 封可靠性 、 運(yùn)動精度 和 綜合性能 ， 有的密封件已頒布了國 家標(biāo)準(zhǔn) 。 本節(jié)將介紹幾種有代表性的新型密封件 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.4.1 星形 密封圈 1. 主要性能 與 密封原理 星形密封圈 是有四個(gè)唇的密封圈。它是 一種 無接縫的圓形環(huán) ，在模具內(nèi)硫化成 形，其截面近似正方形，如 圖 5-13所 示。 星形密封圈在使用和作用上非常像 O形密封圈。但是，它比 O形密封圈具 有 更顯著 、 更有效 的密封性

41、能。星形密 封圈的制作材料一般為各種合成橡 膠。 圖 5-13 星形密封圈及其 應(yīng)力分布 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 星形密封圈主要應(yīng)用在 動密封場合 ，也可用于靜密封。 適用于 雙 作用往復(fù)運(yùn)動的活塞 、 活塞桿 、 柱塞 等；并且也能在 擺動 、 螺旋 和 旋轉(zhuǎn)工況下適用于軸 和 心軸 等。星形密封圈的工作壓力 不大于 40MPa，工作速度 不大于 0.5m/s，工作溫度 60+200 （取決 于制作的材質(zhì)）。對星形密封圈的表面進(jìn)行特殊減摩處理，能具 有更好的摩擦性能。 星形密封圈是一種由介質(zhì)壓力施

42、力的 雙作用密封圈 ，依靠它在 密封耦合面 上的接觸應(yīng)力進(jìn)行密封見 圖 5-13。密 封圈的徑向和軸向力取決于 系統(tǒng)工作 壓力 。當(dāng)壓力升高時(shí)，密封圈的壓縮 量相應(yīng)增加，接觸應(yīng)力也隨之增大。 圖 5-13 星形密封圈及其 應(yīng)力分布 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 星形密封圈 與 O形密封圈 相比，有許多 優(yōu)點(diǎn) ： 1) 往復(fù) 運(yùn)動時(shí)，不會 翻轉(zhuǎn) 、 扭曲 。 2) 由于所需的 徑向預(yù)縮量小 ，因而 接觸應(yīng)力小 ， 摩擦力也小 。 3) 由于接觸應(yīng)力分布均勻，所以 泄漏小 。 4) 由于密封圈的分型面設(shè)在兩個(gè)

43、唇邊之間，因此 飛邊不會影響 密封作用 。 5) 在動密封場合，具有 良好的密封效果 ，而且 壽命長 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 應(yīng)用 星形密封圈在動、靜密封中的應(yīng)用實(shí)例，如 圖 5-14所示。 圖 5-14 星形密封圈的應(yīng)用 當(dāng)應(yīng)用于外圓密封時(shí) ，應(yīng)選擇 星形密封圈的 內(nèi)徑 與 安裝溝槽 直徑 相同或比之略小約 2%。這 樣，星形密封圈在溝槽內(nèi)受到 輕微的預(yù)壓縮，可防止它產(chǎn)生 傾斜。 當(dāng)用于內(nèi)圓密封圈 ，則可在略大 或略小的兩者之中，選擇一個(gè)內(nèi) 徑尺寸與之最為接近的星形密封 圈。 一般， 在

44、靜密封場合 ，可選擇截 面較小的密封圈；反之 在動密封 場合 ，應(yīng)選擇截面較大的密封 圈。 通常， 壓力較高 和 間隙較大時(shí) ， 應(yīng)選擇較高硬度的材料；也可以 選擇一般硬度的材料，再安裝一 個(gè)聚四氟乙烯擋圈，以免密封圈 被擠入間隙。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.4.2 Zurcon-L形密封圈（簡稱 Z-L密圈） 1. 主要性能 與 密封原理 圖 5-15 Z-L密封圈的截面 Z-L密封圈 的截面呈倒 L形，如 圖 5-15所 示。主要用于活塞桿的動、靜密封。 其制作材料 Zurcon是專

45、門為密封和支 承系統(tǒng)而研制的高性能聚氨酯。 材料的 復(fù)合物 、 添加劑 和 硬度 范圍很廣，從而 可使密封和支承元件對于品種不斷增多 的工業(yè)流體介質(zhì)的相容性和性能達(dá)到最 佳。 特別有意義的是，按不同成分經(jīng)過特殊 復(fù)合的 注射 和 模壓 的 Zurcon聚氨酯 系 列，具有不同的 硬度 、很高的 機(jī)械強(qiáng) 度 、 耐磨性 和 抗扯裂強(qiáng)度 ，同時(shí) 能和密 封耦合面很好地相適應(yīng) ， 很少會產(chǎn)生擦 傷和損壞 ，從而能滿足液壓與氣壓傳動 系統(tǒng)嚴(yán)酷的特殊要求。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Z-L密封圈的密封唇 經(jīng)過修

46、整 ，其 接觸應(yīng)力 分布在高壓側(cè)的角度較 陡，而在低壓側(cè)的角度較平坦，從而保證了活塞桿伸出時(shí)粘附在 桿上的極薄液體膜，在活塞桿縮回時(shí)返回到高壓側(cè)。而且，這種 最佳的應(yīng)力分布狀態(tài)在整個(gè)工作壓力范圍內(nèi)相當(dāng)穩(wěn)定。所以，流 體動力回吸性能得到了很好保證。 密封的 預(yù)壓縮 是由密封圈在 外徑處的尺寸過盈 以及在安裝時(shí) 元件 產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn) 所形成的。獨(dú)特的截面形狀使有介質(zhì)壓力作用時(shí)，密 封圈變形壓向溝槽外壁，且遠(yuǎn)離密封耦合面間的間隙，避免了密 封圈被擠入間隙的可能。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 1）在整個(gè)工作壓力范圍

47、內(nèi)具有 流體動力回吸 性能； 2） 靜態(tài) 和 動態(tài) 密封性能均好； 3）密封唇不受壓力作用， 摩擦力小 ，因而 減小了摩擦發(fā)熱 ； 4） 抗擠出性好 ； 5） 耐磨性好 ， 使用壽命長 。 Z-L密封圈 具有如下突出 優(yōu)點(diǎn) ： School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 應(yīng)用 Z-L密封圈采用 整體式安裝溝槽 ，其尺寸符合 ISO5597標(biāo)準(zhǔn)，且與 Y 形密封圈的溝槽相同。因此，安裝非常方便。 Z-L密封圈可以應(yīng)用在使用 Y形密封圈 的所有場合，例如 叉車 、 農(nóng) 業(yè)機(jī)械 、 輕型 和 中型行走機(jī)械 、 工業(yè)液壓

48、系統(tǒng) 、 機(jī)床 、 注射機(jī) 、 液 壓機(jī) 等，且能與 Y形密封圈互換使用。 Z-L密封圈的 工作壓力不大于 40MPa； 工作速度不大于 0.5m/s； 工作溫度 ： -30+80 ； 工作介質(zhì) ： 石油基液壓油 、 合成液 、 難燃 液 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.4.3 M2型 Turcon-Variseal密封圈 1. 主要性能 與 密封原理 M2型 T-V密封圈 是一種既可用于 外圓密封 ，又可用于 內(nèi)圓密封 的往 復(fù)運(yùn)動用單作用密封圈。 它由一個(gè) U形外殼和一個(gè) V形不銹鋼彈

49、簧 所組成，如 圖 5-16所示。 U形外殼的制 作材料為 Turcon。這是一種專門為密封 系統(tǒng)研制的高性能工程熱塑性復(fù)合物。 圖 5-16 M2型 T-V密封圈 1 V形彈簧 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 由于 密封材料 和 彈簧 對各種工作介質(zhì)都有很好的適應(yīng)能力，因此 M2型 T-V密封圈 可用在一般液壓與氣壓傳動系統(tǒng)，以及其他廣泛 的范圍，如 化學(xué) 、 醫(yī)藥 及 食品 等工業(yè)中應(yīng)用。 在低壓或零壓時(shí) ，密封圈由 不銹鋼彈簧 施力，提供初始密封力。 當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時(shí) ，主要密封力由 系統(tǒng)壓力 形成，

50、從而保證由零 壓到高壓都能可靠密封。 M2型 T-V密封圈 的輪廓形狀是不對稱 的，其密封工作唇具有短而粗的特點(diǎn)，從而降低了摩擦，延長了 壽命。 如果在彈簧處的空腔內(nèi)填滿硅膠 ，則可對密封圈進(jìn)行消毒處理， 并防止污染物進(jìn)入，從而實(shí)現(xiàn)“ 潔凈型 ”密封。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 1）可用于 往復(fù) 和 旋轉(zhuǎn)動密封 ； 2） 摩擦因數(shù)小 ，精確控制時(shí)也 不會產(chǎn)生爬行 ； 3） 耐磨性好 ， 使用壽命長 ； 4） 尺寸穩(wěn)定性好 ，能承受急劇的溫度變化； 5）可以進(jìn)行消毒， 不會污染食品 和 藥劑液體 。 M

51、2型 T-V密封圈 具有如下 優(yōu)點(diǎn) ： School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 應(yīng)用 M2型 T-V密封圈 可以安裝在 ISO3771標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溝槽內(nèi)。 M2型 T-V密封圈的 工作壓力 ： 動負(fù)載時(shí) ， p45MPa； 靜負(fù)載時(shí) ， p60MPa。 工作速度 ： 往復(fù)運(yùn)動時(shí) ， v1.5m/s； 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí) ， v1m/s。 工作溫度 ： -70 +260 。 M2型 T-V密封圈在活塞和活塞桿上密封的應(yīng)用實(shí)例如 圖 5-17所示。 圖 5-17 M2型 T-V密封圈的應(yīng)用 a） 活塞密封 b） 活塞桿密封

52、 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.5 組合式 密封件 組合式密封件 由兩個(gè)或兩個(gè)以上元件組成。一部分是 潤滑性能 好 、 摩擦因數(shù)小 的元件；另一部分是充當(dāng) 彈性體 的元件，從而大 大改善了綜合密封性能。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.5.1 同軸 密封圈 同軸密封圈 是結(jié)構(gòu)與材料全部實(shí)施組合形式的往復(fù)運(yùn)動用密封元 件。 它由加了填充材料的 改性聚四氟乙烯滑環(huán) 和作為彈性體的 橡 膠環(huán) （如

53、 O形圈 、 矩形圈 、 星形圈 等）組合而成。按其用途可分 為 活塞用同軸密封圈 （格來圈加 O形密封圈）和 活塞桿用同軸密 封圈 （斯特圈加 O形密封圈），其結(jié)構(gòu)形式如 圖 5-18所示。 圖 5-18 同軸密封圈 a） 活塞用 b） 活塞桿用 1 格來圈 2 O形密封圈 3 斯特圈 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 格來圈 和 斯特圈 都是以 聚四氟乙烯樹酯 為基材，按不同使用條件、 配以不同比例的充填材料（如 銅粉 、 石墨 、 碳素纖維 、 石棉 、 二硫 化鉬 、 陶土 等）制作而成 。 由于聚四

54、氟乙烯樹脂具有自潤 滑性能，因此同軸密封圈在各 類往復(fù)運(yùn)動密封圈中，是動摩 擦阻力較小的一種，如 圖 5-19 所示。 圖 5-19 活塞密封裝臵動摩擦阻力比較 1 Y型密封圈 2 V形密封圈 3 同軸密封圈 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 同軸密封圈 利用 O形密封圈 的良好彈性變形性能，通過其預(yù)壓縮力 將格來圈（或斯特圈）緊貼在密封耦合面上起密封作用。 O形密 封圈不與密封耦合面直接接觸，不存在 密封圈翻轉(zhuǎn) 、 扭曲 及 被擠 入間隙 等問題。 1. 特點(diǎn) 1）格來圈和斯特圈具有 極低的摩擦因數(shù)（ 0.

55、020.04)，且 動 、 靜 摩擦因數(shù)變化小 。因此， 運(yùn)動平穩(wěn) ， 無爬行 ； 2） 自潤滑性能好 ，與 金屬耦合面不易粘著 ； 3） 密封性能良好 ； 4）根據(jù)使用條件，可改變聚四氟乙烯樹脂充填材料配比和種類， 以獲得所需的物理性能。 因此，同軸密封圈具有如下 特點(diǎn) ： School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 應(yīng)用 同軸密封圈尺寸系列和公差及其安裝溝槽形式、尺寸和公差都已 有國家標(biāo)準(zhǔn)，分別是 GB/T15242.1 2001 液壓缸活塞和活塞桿 動密封裝臵用同軸密封件尺寸系列和公差 和 GB/T1524

56、2.3 2001 液壓缸活塞和活塞桿動密封裝臵用同軸密封圈安裝溝槽尺 寸系列和公差 。 同軸密封圈已被廣泛應(yīng)用于中、高壓液壓缸的往復(fù)運(yùn)動密封裝 臵。其適用范圍為： 工作壓力 不大于 50MPa； 運(yùn)動速度 不大于 1m/s； 工作溫度 -30+120 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 使用同軸密封圈時(shí)，密封耦合面 配合間隙 的選擇，與工作介質(zhì)的 壓力 高低有關(guān)。 為防止格來圈和斯特圈被擠入密封耦合面的間隙中，應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定的要求控制間隙值的大小。 另外，密封性能的優(yōu)劣也受耦合面 加工精度 和 表面粗糙

57、度 的影 響，應(yīng)引起足夠重視。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.5.2 新型 格來圈 本節(jié)將介紹一下兩種新型格來圈： T形 Turcon格來圈； HPR型 Turcon格來圈 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.5.2.1 T形 Turcon格來圈 T形 Turcon格來圈 是在保留傳統(tǒng)的彈性體施力密封的優(yōu)良特性基礎(chǔ) 上，改進(jìn)其幾何形狀方面的弱點(diǎn)，從而可以滿足液壓缸在負(fù)載下精 確定位的要求。它的制

58、作材料為 Turcon。這種新型密封圈的 結(jié)構(gòu) 簡單而緊湊 ，且可使 活塞 與 液壓缸壁 之間保持較大的間隙 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 T形格來圈的截面形狀及其接觸應(yīng)力分布如 圖 5-20所示。 1. 特點(diǎn) 格來圈的兩個(gè)側(cè)面都有 倒角 ，使密封 圈的截面朝著 密封耦合面 逐漸變窄。 截面形狀仍然結(jié)實(shí)而緊湊，且也 不會 減少 因壓力產(chǎn)生的最大壓縮所需要的 彈性。 T形格來圈 特殊的截面形狀 所 具有側(cè)邊角度，使其具有一個(gè)附加的 自由度，因而密封圈能輕微地傾側(cè)轉(zhuǎn) 動。 圖 5-20 T形格來圈的截面形

59、狀 及應(yīng)力分布 1 O形密封圈 2 格來圈 由于密封圈的側(cè)面是斜的 ， 導(dǎo)致密封 圈有所“ 傾側(cè) ”。這樣就可以把最大 壓力點(diǎn)移到高壓側(cè)密封圈邊緣的位臵 （見 圖 5-20）。相反，密封圈的低壓 側(cè)，出現(xiàn)一個(gè)沒有壓縮或剪切負(fù)載的 中間變形區(qū)，從而有效地減少了密封 圈被擠入間隙的危險(xiǎn) 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 1） 靜密封 性能非常好； 2）允許有較大的 配合間隙 ，故可降低加工費(fèi)用，并能在有污物的 介質(zhì)中安全使用； 3） 摩擦力小 ， 無爬行 ； 4）可采用 多種材料 ，對工作條件的 適應(yīng)性強(qiáng) ；

60、 5）可適用于 最新環(huán)保安全的液壓液 （生物油）。 T形 Turcon格來圈 具有如下 優(yōu)點(diǎn) ： School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2. 應(yīng)用 T形密封圈的 安裝溝漕 形狀簡單，且溝漕尺寸符合 ISO7425/1標(biāo) 準(zhǔn)，可用于整體式活塞密封。 工作壓力 不大于 80MPa； 工作速度 不大于 1.5m/s； 工作溫度 -54+200 。應(yīng)用實(shí)例如 圖 5-21所示 。 圖 5-21 T形格來圈應(yīng)用實(shí)例 1 O形密封圈 2 T形格來圈 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)

61、械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 HPR型 Turcon格來圈 密封裝臵以 疊加的方式將 丁腈橡膠彈性體 、 聚 胺酯擋圈 和 Turcon格來圈 組裝在 一起，使它在單一的溝槽中得到一 種輕巧的密封結(jié)構(gòu)，且具有極好的 性能，如 圖 5-22所示。 Part 5.5.2.2 HPR型 Turcon格來圈 圖 5-22 HPR型格來圈的截面形狀 及應(yīng)力分布 1 格來圈 2 彈性體 3 擋圈 p School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 格來圈中 丁腈橡膠彈性體 2為一個(gè) 形狀勻稱的釋壓環(huán)，它在徑向?qū)?聚 胺酯

62、擋圈 3和 Turcon格來圈 1施 力。 HPR型 Turcon格來圈密封裝 臵作為主密封，具有釋壓能力，可 防止密封元件間產(chǎn)生困壓現(xiàn)象。 當(dāng) 活塞桿伸出時(shí) ， HPR型格來圈對 下游的支承元件和副密封提供充分 的潤滑液膜，格來圈的均勻幾何形 狀可在活塞桿縮回時(shí)產(chǎn)生回吸作 用，從而也控制了潤滑的狀況。 1. 特點(diǎn) 圖 5-22 HPR型格來圈的截面形狀 及應(yīng)力分布 1 格來圈 2 彈性體 3 擋圈 p School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 1） 密封組件輕巧 ， 安裝方便 ； 2） 抗擠出能力強(qiáng) ，可適應(yīng)較大的

63、配合間隙， 尺寸適應(yīng)性好 ； 3） 無粘著作用 ，長行程時(shí) 工作可靠 ； 4） 抗污染 ，和流體 相容性好 ； 5） 摩擦力小 ， 耐磨性好 ， 性能穩(wěn)定 ； 6） 具有釋壓能力 。 這種密封裝臵的 優(yōu)點(diǎn) 是： 2. 應(yīng)用 HPR型 Turcon格來圈 適用于 液壓往復(fù) 或 螺旋運(yùn)動的單向密封 ，采 用整體式溝槽結(jié)構(gòu)。 工作壓力 不大于 50MPa； 工作速度 不大于 1.5m/s； 工作溫度 -54+135 ； 工作介質(zhì) ：石油基液壓油、水乙 二醇 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 組合密封墊圈 是由橡

64、膠環(huán)和金屬環(huán)整體粘合硫化而成的密封元件， 如 圖 5-23所示。 Part 5.5.3 組合密封墊圈 圖 5-23 組合密封墊圈 1 橡膠環(huán) 2 金屬環(huán) 墊圈的 金屬外環(huán) 起支承作用， 橡膠內(nèi)環(huán) 承受壓縮變形后起密封作用。 內(nèi)環(huán)厚度 h 與 外環(huán)厚度 s之差為橡膠的壓縮量。 組合密封墊圈的 優(yōu)點(diǎn) 是 密封可靠 ，連接 時(shí)的 軸向壓緊力小 。承載的流體壓力 高，且無需加開密封安裝溝漕，因此應(yīng) 用非常廣泛。適用于 工作壓力 不大于 100MPa， 工作溫度 范圍為 -30+200 的靜密封 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件

65、液壓與氣壓傳動 Part 5.6 防塵圈 在液壓缸中， 防塵圈 被設(shè)臵于 活塞桿 或 柱塞 密封外側(cè)，用以防止 在活塞桿或柱塞運(yùn)動期間，外界塵埃、砂粒等異物侵入液壓缸， 從而引起 密封圈 、 導(dǎo)向環(huán) 和 支承環(huán) 等的損傷和早期磨損，并污染 工作介質(zhì)，導(dǎo)致液壓元件損壞 。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 Part 5.6.1 普通型 防塵圈 普通型防塵圈呈舌形結(jié)構(gòu)，如 圖 5-24所示。分為 有骨架式 和 無骨架 式 兩種。 普通型防塵圈只有一個(gè)防塵唇 邊，其支承部分的 剛性較好 ， 結(jié) 構(gòu)簡單 ， 裝拆方便

66、 。制作材料一 般為耐磨的 丁腈橡膠 或 聚胺酯橡 膠 。 圖 5-24 普通型防塵圈 a） 截面 b） 安裝 1 內(nèi)唇 2 防塵唇 3 防塵圈 4 軸 防塵圈內(nèi)唇受壓時(shí) ，具有密封作 用，并在安裝溝槽接觸處形成靜 密封。 普通型防塵圈 的 工作條件 ： 工作速度 ：不大于 1m/s； 工作溫度 ： -30 +110 ； 工作介質(zhì) ：石油基液壓油和水包 油乳化液。 School of Mechanical Engineering 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 第五章 密封件 液壓與氣壓傳動 2型 Turcon防塵圈 包含一個(gè)用 Turcon材料制作的防塵圈和一個(gè)作 為彈性施力元件的 O形密封圈。防塵圈的截面形狀及其接觸應(yīng)力分 布，如 圖 5-25所示。 圖 5-25 2型 Turcon防塵圈的截面 形狀及應(yīng)力分布 1 防塵圈 2 O形密封圈 O形密封圈的彈性確保防塵唇均 勻地緊貼在滑動表面上，從而使 防塵圈起到了刮塵的作用。 由于 Turcon是一種極為耐磨、并 經(jīng)過特殊改進(jìn)的聚四氟乙烯材 料，其固有剛度高，因此防塵圈 即使在苛刻條件下使用也不會變 形。 Part 5.6.2 2型 Turco