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往复密封系统介绍
添加:2021-3-23 9:24:25    游览:15248    来源:网络

  往复密封系统介绍

  图 1 所示为一个往复密封系统结构,主要由液压缸、活塞杆和密封圈组成。当活塞杆与液压缸相对静止时,液压缸内的油液可由密封圈封闭在缸体内; 当活塞杆相对液压缸做往复运动时,液压缸内的油液随活塞杆运动在密封界面中形成薄油膜,并被活塞杆带出缸体,形成泄漏。

图 1 往复密封系统

  目前应用较为广泛的往复密封圈主要有: 挤压型密封圈和唇形密封圈,其中O形圈Y形圈和 U形圈应用最为普遍,其截面分别如图 2 所示。

图 2 常用密封圈

  20 世纪 80 年代末,人们发明了组合密封圈,图 3所示分别为格莱圈和一种组合式密封圈。组合密封圈由弹性圈和耐磨圈组成,其中弹性体主要以橡胶等弹性模量较大的材料制成,对整个密封圈起弹性支撑作用,耐磨圈则主要以填充聚四氟乙烯或增强聚胺等耐磨材料制成,其良好的耐磨特性可延长密封圈的使用寿命。

图 3 组合密封圈

  往复密封圈失效是引起往复密封系统失效的主要原因,因此密封圈的寿命是密封系统寿命长短的决定性因素。密封失效的几个主要形式为: 老化、磨损、挤出和腐蚀等。

  往复密封机理

  早在二战之前,就有往复密封研究的文献记录,Gronau于 20 世纪 30 年代初开始对往复密封进行研究。1945 年至 1953 年,Denny对各种柔性填料密封件进行实验研究,得到不同工况下不同材料密封件的接触压力、摩擦系数和泄漏量等性能参数的变化规律,并得出了重要结论: 由于密封圈的材料( 泊松比约 0. 5) 可视为不可压缩,因此作用在密封圈上的油液压力可完全转化为密封接触区的接触压力,即密封圈对活塞杆的径向抱紧力,如图 4 所示,从而揭示了往复密封的密封机理。此项研究结论在往复密封研究史上产生了深远影响。

图 4 往复密封作用原理图

  20 世纪末,随着计算机技术的发展和数值计算方法的提高,研究者们开始使用计算机仿真与实验研究相结合的方法,建立相应的数值仿真模型研究密封机理。2007 年至 2009 年,Yang B对不同结构的液压往复密封系统建立了对应的数值仿真模型,并开展了一系列的研究工作。2011 年,Fatu A建立了 Y形密封圈的往复密封数值仿真模型,讨论了不同材料的密封圈模型对往复密封系统的影响。

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