1、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)用成型填料密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與應(yīng)用1.1 功用與要求            在工程機(jī)械用液壓元件及液壓系統(tǒng)中，密封裝置用來防止液 壓油的泄漏及外界灰塵、異物的侵入，以保證液壓元件和液壓系 統(tǒng)建立起必要的壓力、提供充足的流量，使其能夠正常地工作。             密封裝置應(yīng)能滿足以下幾點(diǎn)要求：在一定的壓力、溫度范圍 內(nèi)具有良好的密封性能；與運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力小，摩擦系數(shù)

2、穩(wěn) 定；抗腐蝕能力強(qiáng)，不易老化，工作壽命長(zhǎng)，耐磨性好且磨損后密封性能在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用 與維護(hù)方便。  1.2 種類和特點(diǎn)             工程機(jī)械用液壓元件和液壓系統(tǒng)中使用的密封裝置種類很多，如墊密封、機(jī)械密封、油封 密封、脹圈密封、防塵密封和成型填料密封等。其中應(yīng)用最多的 是成型填料密封，它既可以用于靜密封，也可用于動(dòng)密封，但用 于動(dòng)密封居多。       

3、0;    工程機(jī)械用液壓元件和液壓系統(tǒng)中，常用的成型填料密封及 其特點(diǎn)見表1。                                     2 成型填料密封    &

4、#160;        成型填料密封泛指用橡膠、塑料、皮革和金屬材料經(jīng)模壓或 機(jī)加工成型的環(huán)狀密封圈，其中應(yīng)用最多的是橡膠密封圈。成型 填料密封中的填料，是依靠機(jī)械壓緊力或介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生的               彈性變形而阻斷流體泄漏通道的。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封效果好，品種規(guī)格多。按工作特性成型填料 密封分為擠壓型和唇形兩類；按形狀又可分為O形、V形、U形、形、形和形等。 

5、60;     2.1 O形密封圈             O形密封圈簡(jiǎn)稱O形圈、工程機(jī)械用液壓元件及液壓系統(tǒng)中 最常用的是橡膠O形圈。它成本低廉，密封性好，使用范圍寬。例 如，工作壓力以1.333×10-5到400MPa，溫度從-60到200。               實(shí)踐證明，O形橡膠圈有如

6、下優(yōu)點(diǎn)：密封部位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝部 位緊湊，質(zhì)量輕；有自封作用，往往只用一個(gè)密封件便能完成密 封；密封效果好用于靜密封時(shí)幾乎可以實(shí)現(xiàn)“零泄漏”，用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)其密封性能不變、介質(zhì)泄漏量甚少；運(yùn)動(dòng)阻力很小，對(duì)壓力交變的工作條件適應(yīng)性好；O形密封圈尺寸及安裝 溝槽（形狀、尺寸、技術(shù)要求等）已標(biāo)準(zhǔn)化，便于采購、安裝和維修。             O形橡膠圈密封機(jī)理，如圖1所示。         &#

7、160;                                a)平墊片工作時(shí)接觸應(yīng)力分布;b)O形圖初始接觸應(yīng)力;c)密封面上的接觸應(yīng)力變化圖a是平墊圈工作時(shí)的接觸壓力均勻分布，若介質(zhì)內(nèi)壓Pi大于接觸壓力，則有可能發(fā)生泄漏。而O形橡膠圈的初始接觸壓   &#

8、160;           力是非均布的（圖b），工作時(shí)在內(nèi)壓作用下O形橡膠圈沿作用力方向移動(dòng)，并改變截面形狀，密封面上的接觸壓力也相應(yīng)變化 (圖C)，其最大值Pmax大于介質(zhì)內(nèi)壓，所以不發(fā)生泄漏。這種借助于介質(zhì)本身壓力來改變O形橡膠圈接觸狀態(tài)，使之實(shí)現(xiàn)密封的過程，稱為“自封作用”。實(shí)踐證 明，自封作用對(duì)防止泄漏是十分有效的。因此，在安裝O形橡膠圈時(shí)應(yīng)使其有一定的壓縮變形。          &

9、#160;但應(yīng)注意的是，O形橡膠圈的自封作用是有限度的。當(dāng)內(nèi)壓過高 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)O形橡膠圈的“膠料擠出”（橡膠嵌 入縫隙中）現(xiàn)象。此時(shí)雖然O形橡膠圈仍能維持密封，但實(shí)際已經(jīng)損壞。             制做O形密封圈的橡膠材料有許多種，它們適用于不同的 工作條件(見表2)。因此在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)使用條件選擇合適橡膠材料制做的O形密封圈。           

10、0;                         2.2 V形密封圈             V形密封圈是一種唇形密封圈，多用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞或活 塞桿的密封。V形密封圈多數(shù)情況下與壓環(huán)、支撐環(huán)組合使用(見圖2)，壓環(huán)和支撐環(huán)一般用較硬的膠布?jí)褐?/p>

11、，中間的V形圈用丁腈橡膠壓制。這種組合式的V 形密封圈能提供很高的穩(wěn)定性和較好的耐磨、耐壓性。                                       在自由狀態(tài)下，V形圈的唇部外徑大于填料腔的內(nèi)徑，

12、唇口 的內(nèi)徑小于活塞桿的外徑（圖a），這樣裝配后便產(chǎn)生一定的變形。由于支撐環(huán)的作用，這種變形只發(fā)生在唇口部位，并與其接 觸部位產(chǎn)生壓力，即使不施加壓緊力，唇口也能封住一定的內(nèi) 壓，此即唇口的自封作用。介質(zhì)的內(nèi)壓使唇口改變接觸狀態(tài)并加大接觸應(yīng)力，使唇部與活塞桿貼合得更緊密，因此阻止了介質(zhì)泄 漏。由此可見，V形密封圈的密封機(jī)理是唇部的自封作用和填料 的密封作用的組合。             V形密封圈的V形圈數(shù)量取決于密封壓力的大小，即壓力高 時(shí)使用的V形圈多。但是，使用的V形圈多時(shí)摩擦

13、阻力增大，唇 口磨損也加大。因此，在實(shí)際使用中最好通過調(diào)整壓力環(huán)的壓緊力，使V形圈的唇部與活塞 、油缸或活塞桿的表面保持密切接觸，達(dá)到防止泄漏、良好密封的目的。             與其他結(jié)構(gòu)型式的成型填料密封比較，V形密封圈有如下優(yōu)點(diǎn)：             1)使用范圍廣。V形密封圈適用于液壓油、潤(rùn)滑油、水和乳化液等介質(zhì)，零件線速度可達(dá)0.5m/s，使用溫度

14、在-30200 ，壓力可達(dá)40MPa。             2)允許一定的偏心載荷和偏心運(yùn)動(dòng)，耐沖擊壓力和振動(dòng)壓力。             3)可以多圈重疊使用，并通過調(diào)節(jié)壓緊力來獲得最佳密封效 果。            2.3 Y形密封圈  

15、;           Y形密封圈是為液壓系統(tǒng)中的活塞、柱塞和活塞桿的密封而設(shè)計(jì)的，其橡膠圈由高硬度的丁 腈橡膠模壓而成，工作唇部較寬，因此密封性好。             Y形密封圈主要依靠其唇部的自封作用來實(shí)現(xiàn)密封，亦即為 獲得初始密封，裝入溝槽中的Y形密封圈有一定的預(yù)緊力。在介 質(zhì)壓力作用下，由于密封唇圓周方向的變形，產(chǎn)生接觸壓力。隨    

16、0;          著介質(zhì)壓力的增加，變形和接觸壓力隨之增大，Y形密封圈達(dá)到 自封的效果。             Y形密封圈的密封機(jī)理，如圖3所示。                    

17、60;                                   a)沒壓力;b)開始接觸;c)有壓力變大;d)達(dá)到工作壓力           &#

18、160; 無內(nèi)壓時(shí)僅僅因密封唇端部（唇尖）的變形而產(chǎn)生很小的接 觸壓力（圖b），當(dāng)內(nèi)壓作用后與介質(zhì)接觸的密封唇每一點(diǎn)上均作 用有與內(nèi)壓相等的法向壓力，所以密封圈底部將受到軸向壓縮,而唇部受到周向壓縮。唇部與缸壁接觸而變寬，同時(shí)接觸壓力增 大（圖C）。當(dāng)內(nèi)壓進(jìn)一步升高時(shí)，接觸壓力的分布形式和大小繼續(xù) 改變，唇部與缸壁貼合更緊密，所以密封性更好。             Y形密封圈正常工作時(shí)也有極少量流動(dòng)介質(zhì)泄漏，這是由于 活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)油膜積聚造成的。但是，活塞在往復(fù)行程中的泄漏情 況是不同

19、的。例如，當(dāng)內(nèi)壓較低時(shí)，抽出行程中的泄漏量隨內(nèi)壓增加而增大；相反，壓入行程中則隨內(nèi)壓增大而減小。當(dāng)內(nèi)壓足夠大時(shí)泄漏量不再隨內(nèi)壓而變化，低壓側(cè)的壓力上升到接近高 壓側(cè)時(shí)泄漏量接近常數(shù)。此外，Y形密封圈的泄漏與活塞往復(fù)運(yùn) 動(dòng)速度有一定的關(guān)系。例如，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度加大時(shí)泄漏量增加，這是因?yàn)殡S著活塞運(yùn)動(dòng)速度加快，活塞往復(fù)次數(shù)增多，油 膜的流體動(dòng)力作用使油膜厚度增加，形成了油膜的快速積聚作 用。應(yīng)指出的是，當(dāng)流動(dòng)介質(zhì)的粘度越大，油膜厚度的增加越大，因此活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度所造成的泄漏量也越大。             2.4 J形和L形密封圈             J形和L形密封圈都是用于工作壓力不大于1MPa的氣壓或 液壓機(jī)械設(shè)備的密封，它們的結(jié)構(gòu)分別如圖4、圖5所示。