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液压缸传统密封与组合密封结构的对比分析
添加:2022-10-8 10:04:06    游览:19969    来源:网络

  液压缸是一种将液压力转换成机械能的转换装置,几乎运用到了我们生产生活中的各个领域。其中液压缸的活塞与内壁之间、活塞杆与导向套之间这些相对运动部分的密封是整个液压缸设计的难点和重点之一。但在实际生产应用中,经常由于液压缸密封不良导致各种问题出现,如:內泄、外漏、爬行、抖动等。液压缸出现任何问题都会直接或间接影响到液压设备的正常使用,缩减设备正常使用寿命,严重的甚至会损坏整个液压设备。故而对液压缸密封问题的改进已经是一个刻不容缓的事情。

  1 液压缸传统密封结构失效问题分析

  液压缸零部件加工精度不合格。在常用的活塞液压缸中,活塞外圆与缸筒内壁之间的配合表面加工精度不合格,导致活塞密封在实际使用中受力不均匀,相互摩擦力大小不一,出现爬行、抖动现象。尤其在大口径长行程的液压缸中出现较为频繁。严重者会磨损密封件出现內泄现象。

  密封材质选择不当。由于液压缸在不同的使用工况下,会对密封材质有非常苛刻的要求,而维修工人师傅对密封材质的使用场合不一定特别清楚,在更换密封时用了规格相同但材质不能满足实际使用的密封圈。如液压缸实际使用时的介质为水乙二醇难燃液压油,而更换的密封材质刚好为常用的聚氨酯,这时会因为聚氨酯材质的密封圈会溶于水乙二醇难燃液压油中,导致密封圈损坏,密封性能失效。

  密封圈强度与配合间隙、液压缸实际工作压力不搭配。如图 1所示,活塞受压力介质作用,在液压缸中往复运动,如果密封圈的硬度太低或缸筒与活塞间的配合间隙太大都会使密封圈挤入间隙太多,时间长了就会使 U形密封圈变形、磨损、甚至撕裂,造成永久性不可逆损坏。

图1 传统孔用U形密封

  同样,在图 2中传统单个轴用 Yx密封圈在压力介质作用下也会被挤压到活塞杆与导向套之间的间隙中,压力越高、间隙越大被挤入部分越多,往复运动次数达到一定程度后就会使密封产生疲劳损坏,使整个密封系统失效。这种密封只适用于轻载荷及中等载荷的液压缸,且活塞杆与导套之间的间隙不可太大,具体间隙需参考密封厂家提供的推荐密封间隙。

图2 传统轴用Yx密封

  2 组合密封的结构及特点

  针对液压缸活塞与缸筒加工精度无法提高的情况下,我们下面介绍一种可以起到密封补偿的组合密封型式,如图 3所示该密封组合由两个导向环、两个挡圈、一个弹性橡胶圈和一个密封环组成,导向环起到定位和导向作用,挡圈起到支撑和定位作用,弹性橡胶圈提供预紧力并补偿密封环的磨损,密封环与液压缸缸筒形成配合对偶面而产生密封效果,具有双向密封的效果。

图3 孔用组合密封

  根据不同的工作环境温度和工作介质更换不同的弹性橡胶圈、导向环及挡圈的材质就可以满足 45MPa以下,往复速度小于 1m/s常用液压缸使用。由于该种密封组件结构紧凑、便于安装、摩擦力较小、使用寿命长,故而广泛运用与冶金、水利、航天、化工及船舶等众多行业中。

  随着经济的迅速发展,越来越多的行业对液压缸的使用要求更加苛刻,尤其在压力上要求耐高压、稳定性强。故而诞生了如图 4的轴用组合密封方法,这种组合式的密封方法是在传统单个 Yx 密封圈的基础上增加了一个耐高压的斯特封。这种密封式由 PTFE异性截面滑环和一个作为预加载原件的 O形圈组合成的双组合密封件。其中 O 形圈可以提供足够的密封预紧力,并对阶梯形圈的磨耗起补偿作用。这种将斯特封装在压力介质一侧而将传统的 Yx圈装在其后,不仅可以让斯特封有效抵挡高压介质,还可以让传统 Yx密封圈更大程度的减少活塞杆外露部分带油的情况发生。这样的结构不仅很好地提高了液压缸的耐压程度,而且有效延长了缸体的使用寿命。

图4 改进后轴用密封组合

  液压缸的密封性能,参见:液压缸密封圈密封过程

  总结

  在实际的生产中,我们从以上传统单个 Yx密封圈到组合密封件复合使用得到启示,在遇到超高压的密封系统要求下,可以将特殊材质的组合密封件复合使用,在此不细作介绍。灵活运用密封组合,在保证液压缸能正常工作的前提下提高使用寿命、降低生产成本。

  液压缸是液压系统的执行元件,是液压系统的重要组成部分,液压缸密封系统的好坏直接影响着整个液压系统的工作性能和效率,因此,根据液压缸的工作要求,合理选择密封装置是十分重要的。

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