河北省邢台市信都區(qū)中(zhōng)華大街(jiē)70号城建大廈五樓507
在靜密封場合,主要是O形圈;在動密封場合,各種動密封件名(míng)目繁多(duō)。動密封件按其功用(yòng)可(kě)分(fēn)為(wèi)旋轉密封件和往複密封件。特别是往複密封件品種多(duō)。
1 往複密封件的分(fēn)類
往複密封件按功用(yòng)可(kě)分(fēn)為(wèi)防塵圈、軸用(yòng)密封圈、孔用(yòng)密封圈。
往複密封件按結構可(kě)分(fēn)為(wèi)唇形密封件、組合密封件。唇形密封件按結構又(yòu)可(kě)分(fēn)為(wèi)蕾形圈、T形圈、Y形圈及其派生産(chǎn)品、整體(tǐ)式活塞密封(氣動)、自動補償薄型緊湊密封PZ(氣動)等;組合密封件按結構可(kě)分(fēn)為(wèi)同軸組合密封件、V形組合密封件、多(duō)功能(néng)緊湊型組合密封件。
(1)防塵圈
防塵圈可(kě)分(fēn)為(wèi)唇形防塵圈、特康組合防塵圈、佐康組合防塵圈,其中(zhōng)唇形防塵圈又(yòu)可(kě)分(fēn)為(wèi)有(yǒu)骨架唇形防塵圈、無骨架唇形防塵圈。
1)骨架唇形防塵圈:它是利用(yòng)骨架與腔體(tǐ)孔的過盈配合來實現防脫,防塵圈唇口與缸頭端部齊平,該結構可(kě)使唇口免遭外部原因損壞,多(duō)用(yòng)于工(gōng)程機械、垃圾車(chē)等行走機械唇口易被損壞的場合(圖3-27)。
2)無骨架唇形防塵圈:它安(ān)裝(zhuāng)在缸頭前端的閉式溝槽内,設計時須将唇口稍稍凸出缸頭端部,以便易于清除唇口所擋出的污物(wù),該結構安(ān)裝(zhuāng)方便,應用(yòng)最廣,可(kě)用(yòng)于一般工(gōng)業液壓、行走液壓與氣動(圖3-25、3-28、3-29、3-30、3-31)。
3)特康組合防塵圈(聚四氟乙烯+橡膠):它利用(yòng)O形圈的彈性對已磨損的聚四氟乙烯(PTFE)唇口進行實時磨損補償,配以不同材質(zhì)O形圈後可(kě)用(yòng)于高速、高溫及特殊工(gōng)作(zuò)介質(zhì)的場合(圖3-26)。
4)佐康組合防塵圈(聚胺脂+橡膠):不常用(yòng),結構同特康組合防塵圈,區(qū)别在于将聚四氟乙烯(PTFE)部分(fēn)改成聚胺脂(Pu)。它利用(yòng)O形圈的彈性對已磨損的聚氨脂(Pu)唇口進行實時磨損補償,其優點是比普通唇形防塵圈壽命更長(cháng)。(圖3-26)防塵圈使用(yòng)注意事項:所有(yǒu)防塵圈均不能(néng)承壓,即不具(jù)有(yǒu)密封功能(néng),它的作(zuò)用(yòng)僅在于防塵,它必須與其它密封件配套使用(yòng):設計時應避免防塵圈的唇口與活塞杆孔眼或扳手對邊相接觸而導緻被割破。
(2)軸用(yòng)密封圈
軸用(yòng)密封圈可(kě)分(fēn)為(wèi)軸用(yòng)唇形密封圈、軸用(yòng)組合密封圈。
1)軸用(yòng)唇形密封圈:軸用(yòng)Y形圈及其派生産(chǎn)品(Yx形圈、U形圈、緩沖環等)、軸用(yòng)蕾形圈、軸用(yòng)T形圈。
2)軸用(yòng)組合密封圈:軸用(yòng)同軸組合密封圈(斯特封)、軸用(yòng)V形組合圈、軸用(yòng)多(duō)功能(néng)緊湊型組合圈(SM:B+S)。
(3)孔用(yòng)密封圈
孔用(yòng)密封圈可(kě)分(fēn)為(wèi)孔用(yòng)唇形密封圈、孔用(yòng)組合密封圈。
1)孔用(yòng)唇形密封圈:孔用(yòng)Y形圈及其派生産(chǎn)品(Y形圈、Yx形圈、u形圈)、孔用(yòng)蕾形圈、孔用(yòng)T形圈,适用(yòng)于氣動的還有(yǒu)整體(tǐ)式活塞密封(DP/DK:Parker)、自動補償薄型緊湊密封(PZ:Parker)。
2)孔用(yòng)組合密封圈:孔用(yòng)同軸組合密封圈(孔用(yòng)格來圈、孔用(yòng)斯特封)及其派生産(chǎn)品(朋封:B+S、OK封:Parker、SPG:NOK、SPGW:NOK等)、孔用(yòng)V形組合圈、孔用(yòng)多(duō)功能(néng)緊湊型組合圈(DAS:B+S、DSM:B+S、ZW:Parker、ZX:Parker等)。
(4)導向環
從嚴格意義上講,它不屬于密封件,因為(wèi)它不具(jù)有(yǒu)密封功能(néng),從廣義上講,它也可(kě)以說是密封件,因為(wèi)它是密封組合結構中(zhōng)不可(kě)缺少的配角。
導向環,又(yòu)叫耐磨環、支承環,當成卷供應時又(yòu)叫導向帶、耐磨帶等。它的作(zuò)用(yòng)是對活塞和活塞杆起導向和吸收徑向力。它與金屬耐磨環相比有(yǒu)很(hěn)多(duō)優點,主要表現在:能(néng)吸收機械振動;允許有(yǒu)較大的徑向間隙,不會因同軸度稍差出現活塞杆别勁;維修更換方便且成本較低。它的材質(zhì)主要有(yǒu)改性聚四氟乙烯、酚醛樹脂+夾布織物(wù)、聚甲醛+玻璃纖維等。
改性聚四氟乙烯導向環:起動阻力小(xiǎo),低速時不易爬行;低摩擦,适用(yòng)于高速、中(zhōng)、輕載氣缸和液壓缸場合(氣缸基本上采用(yòng)這種導向環);加入石墨等填充劑後可(kě)适用(yòng)于無油潤滑的氣缸。酚醛樹脂+夾布織物(wù)、聚甲醛+玻璃纖維導向環:其承載能(néng)力可(kě)達改性聚四氟乙烯導向環的幾十乃至一百多(duō)倍,适用(yòng)于重載、高壓液壓缸場合。
2 常用(yòng)往複密封的組合結構應用(yòng)
(1)活塞杆密封(擴号内支承環在緊湊時可(kě)省略)
1)防塵圈+Y形圈(+支承環)+軸用(yòng)斯特封+支承環(圖3-25):适用(yòng)于中(zhōng)、高壓場合的工(gōng)業液壓和行走機械液壓缸,第一道密封的主要作(zuò)用(yòng)承壓,其次才是密封,它能(néng)抵擋住高壓油液對第二道密封(唇形密封圈一般不能(néng)承受高壓)的損害,另外,軸用(yòng)斯特封的回油功效也很(hěn)好,它能(néng)将第一、二道密封間的淤油回流到油缸腔體(tǐ),不會形成困油區(qū),第二道密封的作(zuò)用(yòng)完全是密封,它是對第一道密封的增補和加強。
圖3-25 防塵圈+Y形圈(+支承環)+軸用(yòng)斯特封+支承環
2)防塵圈+斯特封(+支承環)+軸用(yòng)斯特封+支承環(圖3-26):适用(yòng)于高壓、高溫、高速、耐腐蝕場合的工(gōng)業液壓和行走機械液壓缸,該雙斯特封結構摩擦系數更小(xiǎo)(防塵圈用(yòng)特康型更好),可(kě)實現高速運行,若将斯特封和特康防塵圈的O形圈材質(zhì)改為(wèi)氟橡膠,則可(kě)用(yòng)于高溫和抗燃液壓介質(zhì)場合。
圖3-26 防塵圈+斯特封(+支承環)+軸用(yòng)斯特封+支承環
3)防塵圈+Y形圈+緩沖環+支承環(圖3-27):适用(yòng)于工(gōng)況較惡劣、有(yǒu)液壓沖擊的工(gōng)程機械液壓缸,該結構緊湊,緩沖環回油功效好,不會形成困油區(qū),防塵圈帶骨架,唇口與缸頭端面齊平,不易被砂石等損傷。
圖3-27 防塵圈+Y形圈+緩沖環+支承環
4)防塵圈+BD+支承環(圖3-28):适用(yòng)于一般場合的中(zhōng)、低壓工(gōng)業液壓缸,圖中(zhōng)密封件為(wèi)Parker的BD圈,它是Y形圈的派生産(chǎn)品,夾在唇口間的O形圈具(jù)有(yǒu)補償磨損的作(zuò)用(yòng),使其低壓密封性能(néng)更好。該處同樣也可(kě)裝(zhuāng)h形圈、u形圈等。
圖3-28 防塵圈+BD+支承環
(5)防塵圈+軸用(yòng)V型圈(圖3-29):适用(yòng)于大型、重載、有(yǒu)液壓沖擊及壓力、溫度、速度變化範圍大、難以預測的惡劣工(gōng)況下的中(zhōng)、高壓場合液壓缸,常用(yòng)于冶金,軸用(yòng)V型圈磨損後可(kě)通過減少調整片或調節環首螺釘來補償磨損量,從而實現延長(cháng)使用(yòng)壽命的目的。它對油液污染不敏感,但它的起動阻力較大。軸用(yòng)V型圈安(ān)裝(zhuāng)時各元件須交錯成1200,這樣溝槽的長(cháng)度不會改變:由于它的切開式結構和開式安(ān)裝(zhuāng)溝槽,故在維修時無需全部拆卸油缸。
圖3-29防塵圈+軸用(yòng)V型圈
6)防塵圈+SM+支承環(圖3-30):它是圖3-29所示結構的新(xīn)型替代品,在大多(duō)情況下均可(kě)替代,但磨損後不可(kě)補償。
圖3-30 防塵圈+SM+支承環
7)防塵圈十軸用(yòng)蕾形圈/T形圈十支承環(圖3-31):它的功效與圖4所示的結構相似,但須開式安(ān)裝(zhuāng)溝槽。
圖3-21 防塵圈+軸用(yòng)蕾型圈+支承環
8)氣動防塵組合圈+耐磨銅套(圖3-32):該結構為(wèi)氣缸常用(yòng)活塞杆密封,防塵組合圈既具(jù)有(yǒu)防塵有(yǒu)具(jù)有(yǒu)低壓密封功效,耐磨銅套若改為(wèi)PTFE支承環性能(néng)将更好。
圖3-32 氣動防塵組合圈+耐磨銅套
(2)活塞密封
1)v形圈+支承環+Y形圈(圖3-33):該結構适用(yòng)于一般場合的中(zhōng)、低壓工(gōng)業液壓缸和氣缸,圖中(zhōng)Y形圈也可(kě)替換為(wèi)h形圈、u形圈等派生産(chǎn)品。注意溝槽兩側的台肩高度,須保證H1≥2/3H(液壓缸)、H1≥l/2H(氣缸)。
圖3-33 Y形圈+支承環+Y形圈
2)支承環+孔用(yòng)格來圈+支承環(圖3-34):适用(yòng)于高壓、高溫、高速、耐腐蝕場合的工(gōng)業液壓和行走機械液壓缸,孔用(yòng)格來圈結構摩擦系數更小(xiǎo),可(kě)實現高速運行,若将格來圈的O形圈材質(zhì)改為(wèi)氟橡膠,則可(kě)用(yòng)于高溫和抗燃液壓介質(zhì)場合。
圖3-34 支承環+孔用(yòng)格來圈+支承環
3)支承環+OK/SPG+支承環(圖3-35):它是圖3-34所示結構的新(xīn)型替代品,OK封和SPG因其彈性件改為(wèi)方形橡膠圈,提高了抗翻轉能(néng)力。另外,OK封的密封環部分(fēn)采用(yòng)了複合熱塑性材料聚酰胺樹脂,其硬度比格來圈的密封環材料聚四氟乙烯硬,故不易劃傷、不易被擠出密封間隙,其結構又(yòu)為(wèi)階梯斷開式,安(ān)裝(zhuāng)時無須安(ān)裝(zhuāng)專用(yòng)工(gōng)具(jù),直接徒手安(ān)裝(zhuāng)即可(kě)。
圖3-35 支承環+OK/SPG+支承環
4)支承環+Y3/SPGW+支承環(圖3-36):它也是圖3-34所示結構的新(xīn)型替代品,Y3和SPGW的結構比SPG更先進些,密封環的兩邊被加上擋圈,與SPG相比更不易被擠出密封間隙。
圖3-36 支承環+Y3/SPGW+支承環
5)ZW/ZX/DAS組合圈(圖3-37):适用(yòng)于低、中(zhōng)、高壓場合安(ān)裝(zhuāng)空間緊湊的工(gōng)業液壓和行走機械液壓缸,低壓密封性能(néng)好,内洩漏小(xiǎo),但起動阻力較大。三者均是由彈性密封(NBR)、擋圈(聚脂橡膠)、導向環(玻纖一熱塑性聚合物(wù))三合一組成,均為(wèi)閉式安(ān)裝(zhuāng)溝槽,擋圈和導向環為(wèi)切開式結構,它們與彈性密封裝(zhuāng)于同一溝槽。擋圈結構特殊,能(néng)有(yǒu)效防止彈性密封在工(gōng)作(zuò)時不必要的旋轉。該型設計精(jīng)減了溝槽數量,結構緊湊,安(ān)裝(zhuāng)方便,無須安(ān)裝(zhuāng)工(gōng)具(jù),隻須将擋圈和導向環的切口錯開直接徒手安(ān)裝(zhuāng)即可(kě)。
圖3-37 ZW/ZX//DAS組合圈
6)DSM組合圈(圖3-38):它既具(jù)有(yǒu)V型圈耐液壓沖擊抗側向載荷又(yòu)具(jù)有(yǒu)DAS組合圈結構緊湊的優點,它比DAS組合圈更耐高壓,但須開式安(ān)裝(zhuāng)溝槽,建議與軸用(yòng)SM組合圈配套使用(yòng)。适用(yòng)于中(zhōng)、高壓場合的工(gōng)業液壓和行走機械液壓缸。
圖3-38 DSM組合圈
7)孔用(yòng)V型圈+支承環+孔用(yòng)V型圈(圖3-39):适用(yòng)場合與特點同上述軸用(yòng)V型圈,常與軸用(yòng)V型圈配套使用(yòng)。
圖3-39 孔用(yòng)V型圈+支承環+孔用(yòng)V型圈
8)孔用(yòng)蕾形圈+支承環+孔用(yòng)蕾形圈(圖3-40)。
圖l6 孔用(yòng)蕾形圈+支承環+孔用(yòng)蕾形圈
9)PZ+支承環(圖3-41):适用(yòng)于一般氣缸,Pz圈唇口與缸壁接觸面小(xiǎo),故起動與運行時摩擦阻力極小(xiǎo),其“z”形結構能(néng)自動補償磨損量,與其它氣動密封件相比截面積最小(xiǎo),結構緊湊,價格也相對便宜,故使用(yòng)很(hěn)廣泛。
圖3-41 PZ+支承環 圖3-42 PZ
10)PZ(圖3-42):适用(yòng)于短行程薄型氣缸,此時可(kě)省略支承環,進一步節省軸向安(ān)裝(zhuāng)空間。
11)支承環+AQ+TL用(yòng)斯特封+支承環(圖3-43):該結構也可(kě)根據需要在AQ封和孔用(yòng)斯特封之間再加一個支承環。專門适用(yòng)于活塞式蓄能(néng)器,AQ封裝(zhuāng)于氮氣側,用(yòng)作(zuò)氣體(tǐ)的低洩漏密封,孔用(yòng)斯特封裝(zhuāng)于油液側,用(yòng)作(zuò)油液的高壓密封。
圖3-43 支承環+AQ+孔用(yòng)斯特封+支承環
3 往複密封件的常用(yòng)材料
往複密封件的常用(yòng)材料為(wèi)橡膠(NBR、FPM等)及其夾織物(wù)、聚氨脂(Pu)、改性聚四氟乙烯(PTFE)、熱塑性材料。
(1)橡膠材料的特性
1)溫度适應範圍較寬,氟、矽等特殊材質(zhì)橡膠的應用(yòng)擴大了橡膠材料的适用(yòng)範圍;
2)與介質(zhì)的适應性好,可(kě)根據不同工(gōng)況選擇不同膠料;
3)彈性好,常與Pu、PTFE等材料配套使用(yòng)組成組合密封圈,它起着補償磨損量的作(zuò)用(yòng);
4)跟随性好,低壓密封性能(néng)好,可(kě)用(yòng)于氣動密封;
5)對潤滑條件要求高,不可(kě)用(yòng)于無潤滑的氣動;
6)摩擦系數高,許用(yòng)速度較低(許用(yòng)運行速度為(wèi)V<0.5m/s);
7)材質(zhì)較軟,不耐高壓,易被擠出到密封間隙損壞(許用(yòng)壓力範圍:純橡膠為(wèi)<10MPa,夾布橡膠:25~70MPa)。
(2)聚氨脂PU(又(yòu)叫佐康)材料的特性:
1)溫度适應範圍較窄,不耐高溫,(國(guó)外PU密封件許用(yòng)溫度範圍:一30℃~+l10℃,國(guó)内Pu密封件許用(yòng)溫度範圍:一l0℃~+80℃);
2)耐油性好,但易水解,不能(néng)用(yòng)于含水介質(zhì)和磷酸脂基抗燃介質(zhì);
3)對溝槽的加工(gōng)精(jīng)度、粗糙度不敏感,對油液的清潔度不敏感;
4)對潤滑條件要求不高,可(kě)用(yòng)于無潤滑的氣動密封;
5)摩擦系數中(zhōng)等,能(néng)滿足絕大多(duō)數常規液壓缸速度要求(許用(yòng)運行速度為(wèi)0.03<v<0.8m/s);
6)耐壓中(zhōng)等,無須加擋圈就能(néng)滿足常規的液壓缸要求(許用(yòng)壓力範圍:2.5~21MPa);
7)最耐磨,機械性能(néng)好,壽命長(cháng),使用(yòng)最廣泛。
(3)聚四氟乙烯PTFE(又(yòu)叫特康)材料的特性:
1)溫度适應範圍最寬,既耐高溫又(yòu)耐低溫(許用(yòng)溫度範圍:一200℃~+270℃),與橡膠件組合後許用(yòng)溫度同橡膠件;
2)适用(yòng)于所有(yǒu)化學(xué)介質(zhì);
3)對溝槽的加工(gōng)精(jīng)度、粗糙度最敏感,對油液的清潔度最敏感;
4)極小(xiǎo)的起動和運動摩擦力,摩擦系數僅為(wèi)橡膠的2/20,既可(kě)用(yòng)于低速場合,又(yòu)可(kě)用(yòng)于高速場合,低速時無“爬行”,高速時線(xiàn)速度最高可(kě)達25m/s;
5)無彈性,須與彈性好的橡膠件配合使用(yòng),利用(yòng)橡膠件的彈性對其進行磨損補償:
6)材質(zhì)硬,抗冷流:但跟随性差,低壓密封性能(néng)差,一般多(duō)用(yòng)于中(zhōng)高壓場合;
7)強度低,不耐磨,須加入5-40%填充劑(如:銅粉、碳纖維、石墨等)來增加強度和改善耐磨性;
8)價格貴,改性生産(chǎn)工(gōng)藝複雜(須加入填充劑後約+327℃左右高溫下燒結20小(xiǎo)時以上);
9)安(ān)裝(zhuāng)活塞杆及密封件需抹潤滑油或潤滑脂,但潤滑脂中(zhōng)不能(néng)含有(yǒu)二硫化钼,硫化鋅;
10)組合圈的特康材料部分(fēn)須在油裏或水裏加熱到80℃~120℃才能(néng)裝(zhuāng)到閉式溝槽中(zhōng)。