液壓與氣動(dòng)密封的作用與分類.doc

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1、 一、密封的作用與分類 1. 密封的作用及其意義 在液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)及其元件中，安置密封裝置和密封元件的作用，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)置于密封裝置中、起密封作用的元件稱為密封件。 液壓與氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動(dòng)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，這種“越界流出”現(xiàn)象稱為泄漏。 泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏兩類。 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(duì)于氣壓傳動(dòng)系

2、統(tǒng)，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(dòng)系統(tǒng)中的泄漏同樣會(huì)造成系統(tǒng)壓力下降，能耗加大，動(dòng)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。 2. 密封的分類 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)置作功元件，對(duì)泄漏介質(zhì)造成壓力，以抵消或平衡泄漏通道的壓力差。 根據(jù)

3、被密封的偶合面在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可將密封分為靜密封和動(dòng)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。 二、密封件的材料 1. 對(duì)密封件材料的要求 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。 密封材料的一般要求： 1）摩擦因數(shù)小，耐磨性好； 2）抗腐蝕性能好，能在工作介質(zhì)中長期工作，其體積和硬度變化小； 3）與密封面貼合的柔軟性和彈性好 ； 4）耐臭氧性和耐老化性好，使用壽命長； 5）加工性能好，價(jià)格低廉。 2. 常用橡膠密封材料 常用的橡膠

4、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，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 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、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。 4. 常用金屬

5、密封材料 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。 三、常用密封件 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、分子量等。 接觸式動(dòng)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。

6、 三（1）、 O型密封圈 1. 主要性能 O形密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(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。 其使用速度范圍一般為0.005~0.3m/s。用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，僅限于低速回轉(zhuǎn)密封裝置。如液壓挖掘機(jī)的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥動(dòng)密封機(jī)構(gòu)。一般O形密封圈在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封裝置中使用較少。 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(dòng)密封均可使用。 3）動(dòng)摩擦阻力比較小。 4）使用單件O形密封圈，可對(duì)兩個(gè)方向起密封作用。 5）價(jià)

7、格低廉。 但是，當(dāng)設(shè)備閑置時(shí)間過久而再次起動(dòng)時(shí)，O形密封圈的摩擦阻力會(huì)因其與密封副耦合面的粘附而陡增，并出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象。 2. 用于靜密封時(shí)的密封原理 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Po，如圖5-2a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，填充和封閉了密封間隙δ。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

8、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。 3. 用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的密封原理 O形密封圈在往復(fù)運(yùn)動(dòng)滑移面上的接觸情況，如圖5-3所示。此時(shí)O形密封圈的動(dòng)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(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰Α? 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(dòng)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)滑移面向外伸出時(shí)，液體膜隨之一起探出，如圖5-3

9、b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(dòng)密封時(shí)會(huì)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(dòng)的密封裝置中。 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。 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(duì)此都有較嚴(yán)格的規(guī)定。 密封裝置設(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(dòng)使壓縮量趨小，裝配后就會(huì)引起泄漏；

10、如果壓縮量選擇過大，或加工溝槽時(shí)公差波動(dòng)使壓縮量趨大，則會(huì)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形密封圈拉伸過度，也會(huì)因其過早老化而引起密封裝置泄漏。 O形密封圈的拉伸量α和壓縮率εc可按下列公式計(jì)算: O形密封圈的拉伸量和壓縮率的選用范圍，見表5-5。 O形密封圈安裝溝槽的寬度為O形密封圈直徑的1.3~1.5倍，即b=1.3~1.5d2。靜密封時(shí)，壓縮量較大，應(yīng)取大值；往復(fù)動(dòng)密封時(shí)，應(yīng)取小值，旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封時(shí)，取b=1.05~1.1d2，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 。 當(dāng)被密封的介質(zhì)工作壓力較高時(shí)，O形密封圈會(huì)因產(chǎn)生彈性變形而

11、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(dòng)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)安置擋圈；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。 在經(jīng)常承受脈沖壓力的密封裝置中，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。 三、常用密封件 三(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(jié)形密封圈和

12、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。 Y形密封圈廣泛應(yīng)用于往復(fù)動(dòng)密封裝置中，其使用壽命高于O形密封圈。 Y形密封圈的適用工作壓力不大于40MPa，工作溫度為-30~+80℃。 工作速度范圍：采用丁腈橡膠制作時(shí)為0.01~0.6m/s；采用氟橡膠制作時(shí)，為0.05~0.3m/s；采用聚氨酯橡膠制作時(shí)，則為0.01~1m/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形密封圈的性能特點(diǎn)： 1）密封性能可靠； 2）摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)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。

13、 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(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。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(dòng)補(bǔ)償能力。 圖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(dòng)后，在其主、副唇之間都會(huì)殘留下微量液體（工作介質(zhì)）。隨著往復(fù)運(yùn)動(dòng)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

14、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)軸外伸時(shí)迫使“圍困區(qū)”內(nèi)的液體壓回小腔，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?！皣^(qū)”內(nèi)的壓力越高，則副唇對(duì)耦合面的接觸應(yīng)力越大，密封性能也就越良好。 3. 應(yīng)用 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。 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δ的大小，見圖5-9a。對(duì)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。 為了

15、防止Y形密封圈在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)、扭曲等現(xiàn)象，即保持其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，可在Y形密封圈的唇口處設(shè)置支承環(huán)，如圖5-10所示。 支承環(huán)上開有均布的導(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(dòng)態(tài)姿勢(shì)，保證其良好的密封性能。 對(duì)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(huì)在溝槽里產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)、扭曲，可不安裝支承環(huán)。 三(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形密封圈的密封裝置由壓環(huán)、V

16、形密封圈和支承環(huán)三部分組成 ，如圖5-11所示。 V形密封圈主要用于液壓缸活塞和活塞桿的往復(fù)動(dòng)密封，其運(yùn)動(dòng)摩擦阻力較Y形密封圈大，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。 V形密封圈的最高工作壓力＞60MPa，適用工作溫度-30~+80℃ 工作速度范圍：采用丁腈橡膠制作時(shí)為0.02~0.3m/s；采用夾布橡膠制作時(shí)為0.005~0.5m/s。 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)密封裝置不同的使用要

17、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）維修和更換密封圈方便； 5）密封裝置的軸向尺寸大，摩擦阻力大。 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。 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。 V形密封裝置中，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。 合理的間隙值見表5-8。支承環(huán)與孔及軸面之間的間隙值一般為δ=0.25~0.4

18、mm。 為了保持液壓缸的運(yùn)動(dòng)精度，對(duì)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)密封裝置的工作壓力和工作速度來進(jìn)行. 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，便能充分發(fā)揮各自的特性，獲得最佳的密封效果。 V形密封圈使用一段時(shí)間后唇邊會(huì)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/螺母或加調(diào)整墊片來調(diào)整，見圖5-12。 同樣，V形密封圈的尺寸系列及公差已有國家標(biāo)準(zhǔn)。 四、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

19、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。 4.1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(dòng)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。 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)

20、動(dòng)密封圈中，是動(dòng)摩擦阻力較小的一種，如圖5-19所示。 1. 特點(diǎn) 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。 因此，同軸密封圈具有如下特點(diǎn)： 1）格來圈和斯特圈具有極低的摩擦因數(shù)（0.02~0.04)，且動(dòng)、靜摩擦因數(shù)變化小。因此，運(yùn)動(dòng)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。 2. 應(yīng)用 同軸密封圈尺寸系列和

21、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(dòng)密封裝置用同軸密封件尺寸系列和公差》和GB/T15242.3—2001《液壓缸活塞和活塞桿動(dòng)密封裝置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(dòng)密封裝置。其適用范圍為：工作壓力不大于50MPa；運(yùn)動(dòng)速度不大于1m/s；工作溫度-30℃~+120℃ 。 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

22、耦合面加工精度和表面粗糙度的影響，應(yīng)引起足夠重視。 4.2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 4.2.1 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。 1. 特點(diǎn) 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。 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

23、壓側(cè)密封圈邊緣的位置（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) 。 T形Turcon格來圈具有如下優(yōu)點(diǎn)： 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(duì)工作條件的適應(yīng)性強(qiáng)； 5）可適用于最新環(huán)保安全的液壓液（生物油）。 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)

24、用實(shí)例如圖5-21所示。 4.2.2 HPR型Turcon格來圈 HPR型Turcon格來圈密封裝置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。 1. 特點(diǎn) 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)郯孵跞?和Turcon格來圈1施力。 HPR型Turcon格來圈密封裝置作為主密封，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(duì)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

25、控制了潤滑的狀況。 這種密封裝置的優(yōu)點(diǎn)是： 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。 2. 應(yīng)用 HPR型Turcon格來圈適用于液壓往復(fù)或螺旋運(yùn)動(dòng)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。 4.3 組合密封墊圈 組合密封墊圈是由橡膠環(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。 墊

26、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 。 五、防塵圈 在液壓缸中，防塵圈被設(shè)置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(dòng)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 。 5.1 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

27、骨架式兩種。 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。 5.2 2型Turcon防塵圈 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。 O形密封圈的彈性確保防塵唇均勻地緊貼在滑動(dòng)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(huì)變形。 防塵圈的工作速度不大于1.5m/s，工

28、作溫度-54~+200℃（取決于O形密封圈材質(zhì)）。 2型Turcon防塵圈的優(yōu)點(diǎn)是： 安裝空間小，溝槽結(jié)構(gòu)簡單。起動(dòng)時(shí)，無爬行和粘滯現(xiàn)象。即使在有難對(duì)付的雜質(zhì)和冰的情況下，也具有良好的防塵效果。耐磨性好，使用壽命長。 2型Turcon防塵圈的應(yīng)用實(shí)例如圖5-26所示。 5.3 旋轉(zhuǎn)軸用防塵圈 旋轉(zhuǎn)軸用防塵圈是一種用于旋轉(zhuǎn)軸端面密封的防塵裝置，其截面形狀和安裝情況如圖5-27所示。 防塵圈的密封唇緣緊貼軸頸表面，并隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于離心力的作用，斜面上的塵土等異物均被拋離密封部位，從而起到防塵和密封作用。 旋轉(zhuǎn)軸用防塵圈的特點(diǎn)是： 結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、防塵效果好；不受

29、軸的偏心、振擺和跳動(dòng)等影響；對(duì)軸無磨損。 六、旋轉(zhuǎn)密封件 6.1 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈（油封） 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈俗稱油封。它是安裝在旋轉(zhuǎn)軸和靜止件之間，用于密封潤滑油外泄和防止外界塵土、雜物侵入設(shè)備內(nèi)部的動(dòng)密封元件。 普通油封的使用壓力小于0.5MPa，耐壓油封的工作壓力可達(dá)1~1.2MPa。 油封的工作溫度范圍： 丁腈橡膠制作:-40~+120℃，氟橡膠制作:-25~+200℃， 丙烯酸酯橡膠制作:-20~+150℃。 油封的工作線速度一般小于15m/s。 油封的分類： 按軸的旋轉(zhuǎn)線速度高低分類，可分為低速油封（小于6m/s)和高速油封（大于6m/s)。 按油封所能承

30、受的壓力高低分類，可分為常壓型油封和耐壓型油封。 按油封的結(jié)構(gòu)及密封原理分類，可分為標(biāo)準(zhǔn)型油封和動(dòng)力回流型油封。 按構(gòu)成油封的組件材質(zhì)分類，又可分為有骨架型油封和無骨架型油封；有彈簧型油封和無彈簧型油封。 通常，對(duì)油封的要求是： 1）結(jié)構(gòu)簡單，制作和裝拆容易。 2）安裝腔體的尺寸緊湊，加工方便。 3）密封性能好，能長時(shí)間保持密封效果。 4）對(duì)軸的振擺、偏心的適應(yīng)性能好。 1. 密封原理 油封在旋轉(zhuǎn)軸上的安裝情況，如圖5-28所示。 在自由狀態(tài)下，油封的內(nèi)徑小于軸徑，有一定的過盈量。這樣，當(dāng)油封裝到軸上后，即使沒有彈簧，也有一定的徑向力作用在軸上。為了保證密封的可靠

31、性，在油封唇緣的上方，加裝一個(gè)彈簧（見圖5-28）。 依靠彈簧對(duì)軸的抱緊力來克服軸在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，因振擺、跳動(dòng)所造成的間隙，并使油封的唇緣能始終緊貼于軸的表面。 維持油封密封性能的關(guān)鍵是介于唇緣與軸表面之間的一層油膜。因此，油封的密封原理是建立在滑動(dòng)軸承的潤滑理論上的。 在軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)過程中，油膜的厚度也在不斷變化，其變動(dòng)量一般約在20%~50%之間。油膜厚度變化的原因是維持油膜存在的表面張力在不斷波動(dòng)。而油膜的表面張力則與油的粘度、運(yùn)動(dòng)速度等因素有關(guān)。 一般認(rèn)為油膜過厚，容易泄漏；油膜過薄，則會(huì)導(dǎo)致干摩擦。 最理想的情況是保持“臨界油膜厚度” ，即始終保持臨界潤滑狀態(tài)。而“

32、臨界油膜厚度”的形成與保持，與油封對(duì)軸的徑向力的大小及其分布狀況直接有關(guān)。 最理想的情況是：盡量采用最小的徑向力而得到最尖銳的“峰值”壓力分布，可獲得最佳的密封效果。 2. 油封的選用 選擇油封的材料時(shí)，必須考慮材料對(duì)工作介質(zhì)、工作溫度及唇緣在軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的適應(yīng)性。 一般油封工作時(shí)若其唇緣的溫度高于工作介質(zhì)溫度20~50℃，應(yīng)引起重視。 常壓型油封的使用壓力一般不超過0.05MPa。當(dāng)工作壓力超過0.05MPa時(shí)，應(yīng)選用耐壓型油封。目前，國外耐壓型油封的使用壓力可達(dá)10MPa。 油封的型式和種類很多，可按工作條件與使用要求查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)選用。 油封安裝時(shí)，為獲得適當(dāng)?shù)某跏紡?/p>

33、向力，應(yīng)保證唇緣對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的過盈量要求，其值如表5-10所示。 6.2 旋轉(zhuǎn)軸格來圈 旋轉(zhuǎn)格來圈密封裝置由一個(gè)高級(jí)Turcon材料的密封環(huán)格來圈和一個(gè)彈性施力的O形密封圈組合而成，如圖5-29所示。 為適應(yīng)高速和低速不同工況的需要，根據(jù)格來圈的截面大小不同，在密封面上加工了一個(gè)或兩個(gè)環(huán)形溝槽（見圖5-29）。 該溝槽具有以下功能：由于提高了密封表面的比壓，因此提高了密封效果；形成一個(gè)潤滑油腔，從而降低了摩擦力。 為了保證介質(zhì)壓力能作用到O形密封圈上，在格來圈的側(cè)面開有若干條徑向溝槽，用以托住O形密封圈。格來圈的背面，設(shè)計(jì)成內(nèi)凹弧形，使之增加接觸面，并防止格來圈隨軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。

34、 旋轉(zhuǎn)格來圈具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）內(nèi)圓密封或外圓密封均能適用； 2）具有潤滑腔，摩擦力小，無粘滯現(xiàn)象，起動(dòng)時(shí)不爬行； 3）抗磨性和尺寸穩(wěn)定性好。 旋轉(zhuǎn)格來圈密封裝置應(yīng)用于有旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸、桿、銷、旋轉(zhuǎn)接頭等處的動(dòng)密封。它可承受兩側(cè)壓力或交變壓力的作用。 工作壓力:不大于30MPa（1m/s時(shí))，或不大于20MPa（2m/s時(shí))；工作溫度:-54~+200℃（取決于O形密封圈的材質(zhì)）；工作介質(zhì)：石油基液壓油、難燃液、環(huán)保安全液壓液（生物油）、水、空氣等。 6.3 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈是一種用于旋轉(zhuǎn)軸處的單向作用密封圈。 它由一個(gè)用Turc

35、on材料制作的U形密封圈和一個(gè)V形不銹鋼彈簧所組成，如圖5-30所示。 在密封圈的外部有一個(gè)凸緣，所以可以防止它在溝槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)；它的密封唇短而厚，降低了摩擦，延長了使用壽命，在粘度很高的工作介質(zhì)中也有良好的密封效果。 在低壓和零壓時(shí)，初始密封力由彈簧產(chǎn)生。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高后，則主要密封力由系統(tǒng)壓力形成。因此，從零壓到高壓均能保證良好密封。 由于密封圈和彈簧的材質(zhì)對(duì)工作介質(zhì)都有較好的相容性，所以除液壓系統(tǒng)外，還可廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥和食品等工業(yè)部門。 若在彈簧處的空腔內(nèi)充填彈性硅膠，以防止污染物進(jìn)入密封圈，并可進(jìn)行消毒，便成為一種“潔凈型”的密封圈。這種結(jié)構(gòu)還可用于泥渣、稀漿或膠質(zhì)等場(chǎng)合

36、，可防止砂粒進(jìn)入密封圈空腔而妨礙彈簧工作。 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈的應(yīng)用實(shí)例，如圖5-31所示。 密封圈的工作壓力:不大于15MPa（動(dòng)負(fù)載時(shí)）或不大于25MPa（靜負(fù)載時(shí)）； 工作速度:不大于2m/s（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)）或不大于10m/s（往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)）； 工作溫度:-100~+200℃；工作介質(zhì)：各種液體、化學(xué)品和氣體。 旋轉(zhuǎn)Variseal密封圈的優(yōu)點(diǎn)是： 1）旋轉(zhuǎn)、往復(fù)動(dòng)密封和靜密封都能適用； 2）精確控制時(shí)無爬行現(xiàn)象； 3）具有良好的刮除效果； 4）具有良好的抗磨性能和尺寸穩(wěn)定性； 5）能適應(yīng)急劇的溫度變化； 6）可以消毒，對(duì)食品和藥液等不會(huì)污染。 七、膠密封

37、與帶密封 在液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的管接頭、堵頭和集成塊工藝孔等各種螺紋的靜密封中，還經(jīng)常使用膠密封和帶密封。 7.1 膠密封 膠密封是用密封膠涂敷在接合面上，由它產(chǎn)生的粘合力（或施以外力），將兩接合面膠接在一起，從而堵塞泄漏通道。密封膠在施工時(shí)具有流動(dòng)性或塑性，施工后有良好的成膜性，對(duì)結(jié)構(gòu)的接縫、缺口或孔洞能起密封作用，并能承受一定的壓力和振動(dòng)。 密封膠的主要成分為有機(jī)或無機(jī)高分子材料。另外，還添加有各種增粘劑和補(bǔ)強(qiáng)劑。 密封膠分為硫化型和非硫化型兩類。 硫化型密封膠添加有硫化劑和促進(jìn)劑等。 密封膠按其主要成分的分類見表5-11。 7.2 帶密封 帶密封是一種介于固體密封和液態(tài)膠密封之間的密封。 它是將密封帶纏繞在需要密封的螺紋上，從而在螺紋副的間隙中填滿密封材料，形成泄漏阻力。 常用的密封帶有聚四氟乙烯生料帶。 帶密封的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，干凈，連接牢固，耐壓高，耐油性好，不污染工作介質(zhì)，不腐蝕螺紋。 20