液压密封基础知识及油缸设计.docx
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液压密封基础知识及油缸设计
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液压密封基础知识及油缸设计
液压密封基础知识及油缸设计
一、液压密封系统：
液压传动是靠密封油腔的容积变化来传递力和速度。
密封不良可造成油液泄漏，从而使得机构运动不稳定，降低容积效率，污染环境，严重时会建立不起压力，系统不能工作。
二、常用的轴用、孔用（往复运动用）密封方法：
1．
间隙密封：
（图1）
优点：
简单，不用任何密封件，摩擦力小。
缺点：
不能完全阻止泄漏，且密封性不能随压力升高而提高。
应用：
直径较小，压力较低，速度较快，密封性能不是很高的环境，如换向阀、液压泵（柱塞泵）、液压马达等。
在油缸中几乎不采用。
2．O形圈密封：
（图2）
一般用橡胶制成。
优点：
结构简单，密封性能良好，摩擦力小。
缺点：
磨损后不能补偿，寿命短。
应用：
可用于直线往复和回转运动，但更多的是用于固定密封，如管路、油缸盖和缸套间的密封。
或适用于低等级、非关键器件。
3．U形密封件密封（即：
常用的UN圈或Yx圈）：
（图3为孔轴通用）
分类：
轴用、孔用、孔轴通用三种。
一般选孔轴通用，即UN圈。
特点：
两侧唇口对称。
优点：
结构简单，安装相当简单，使用压力较高（最高可达40Mpa）,密封性能良好，密封性能随压力升高而提高，并能自动补偿磨损量，摩擦力小，成本低，对油缸的表面要求也不高。
缺点：
①密封圈质量容易材质影响，国产件一般寿命在1-2年。
进口件则寿命较长。
②使用温度一般＜100℃
③往复速度：
≤0.5m/s
应用：
相当广泛。
4．挤压式密封件密封（即：
常见的格来圈及斯特封）：
（图4）
①格来圈（图4）
②斯特封（图5）
优点：
结构简单，使用压力高（最高可达70Mpa）,密封性能良好，密封性能随压力升高而提高，并能自动补偿磨损量，摩擦力小，成本低，使用温度可达120℃，往复速度：
≤15m/s，寿命长。
缺点：
①对油缸的表面要求较高。
②安装较困难，特别是格来圈，需专用工装。
应用：
相当广泛。
5．V形密封件密封：
（图6）
由压环、密封环、支撑环组成。
标准系列压力为10Mpa，重载系列持续工作压力可达63Mpa。
一般适用于大型液压油缸。
优点：
耐压高（最高可达63Mpa）,密封性能良好，工作可靠。
缺点：
摩擦阻力大，调整困难，对油缸要求较高，如活塞杆硬度一般都要求在HRc45以上。
应用：
在高压系统中用得较广泛。
如我公司集装箱事业部所用的美国太平洋公司产的折弯机油缸。
6．其他常见密封件密封：
⑴DAS孔用紧凑型组合密封圈密封（图7）
特点：
活塞轴向尺寸短，安装方便，成本低。
应用：
往复运动的活塞及液压缸，如推土机，挖掘机等。
⑵SPGW活塞组合封密封（图8）
特点：
低磨擦力和极好的耐磨性，并且耐液压冲击，可用于负载变化大的场合。
应用：
汽车吊、挖掘机等。
三、往复运动用防尘密封件：
1．无骨架防尘圈：
（图9）
特点：
结构简单，安装方便，成本低，油缸工作环境较好情况下使用。
应用：
应用相当广泛。
2.骨架式防尘圈：
（图10）
特点：
结构简单，安装方便，成本低，油缸工作环境较差情况下使用。
应用：
应用广泛。
3.双作用防尘圈：
（图11）
特点：
结构简单，安装方便，并兼有密封功能，油缸工作环境较好情况下使用。
应用：
应用广泛。
四、常见旋转油封：
一般用于各种旋转轴上，以密封各种润滑油、润滑脂、水及其他流体，如油泵、液压马达，又如辊轧机辊轧轴等。
工作压力：
≤
旋转速度：
≤14m/s
1.无骨架旋转油封：
（图12）
2．骨架式旋转油封：
（图13）
五、几种典型的油缸密封形式
1、
孔轴全部用UN圈型式（，如图14）
特点：
该型式优点为成本低、室内经济缸常用。
一般用于小型折弯机、剪板机、注塑机等。
2、
霞板形式（如图15）：
孔用密封：
格来圈
轴用密封：
斯特封
特点：
低摩擦力、运动速度高。
一般用快速压床、数控机床。
2001年九运世纪坛行走油缸采用的就是该密封形式（行走时，速度超过1m/s）
3、
UN和霞板混合式（如图16）
4、重型、环境较恶劣、油缸受较大的径向力的密封型式（如汽车吊、挖掘机等，图17）：
六、油缸设计问题
1、材料：
⑴缸体：
低压缸——一般为碳钢，也可用铝合金、青铜、不锈钢。
中高压缸——碳钢，如20#、35#、45#无缝钢管等。
采用20#钢作缸体，在要求较高时，特别在采用霞板密封件时要求渗碳处理，对45#钢缸体一般不能焊接。
⑵活塞：
低压缸——铸铁、碳钢、铝合金、不锈钢均可
中高压缸——碳钢、铸钢、铸铁
⑶活塞杆：
碳素结构钢，如45#、35#钢。
2、表面光洁度：
⑴缸体：
且不得有明显纵横向刀纹，特别注意纵向（轴向）绝不能有刀纹。
⑵活塞杆：
表面一般要求镀硬铬。
建筑机械用活塞杆，最低硬度为HRc60。
⑶槽内表面：
一般为左右。
七、油缸设计尺寸配合问题：
1、UN圈
1）
缸（孔）用（图18）
尺寸B
P（Mpa）
B
P（Mpa）
B
<5
20～30
5～10
30～40
10～20
尺寸D1
D<100
D1=D-1
D≥100
D1=D-2
槽宽H
h<6
HA=h+
h≥6
HA=h+
HB=HA+档圈厚度
倒角C
D<16
C=
D=16～30
C=3
D=30～60
C=4
D=60～120
C=5
D=120～250
C=
D=250～400
C=8
2）杆（轴）用（图19）
槽宽H
h<6
HA=h+
h≥6
HA=h+
HB=HA+档圈厚度
尺寸B，B1
P（Mpa）
B
B1
<5
d+
d+
5～10
d+
d+
10～20
d+
d+
20～30
d+
d+
30～40
d+
d+
倒角C
D<16
C=
D=16～30
C=3
D=30～60
C=4
D=60～120
C=5
D=120～250
C=
D=250～400
C=8
注：
①压力≥21Mpa情况下，选UN圈时一般要求加挡圈。
②UN圈在压力较低、非长期使用时，为降低成本和方便安装，在D确定的情况下，d尽量选大，h则选小。
3）导向环（图20）
2、
霞板形式
1）轴用阶梯圈（斯特封）（图21）
活塞杆直径d
B
G
S
0～20MPa
20～40MPa
20～36
d+11
～
～
40～180
d+
～
～
200～630
d+21
～
～
2）
孔用方形圈（格来圈）
油缸直径D
B
G
S
0～10MPa
10～20MPa
20～40MPa
40～70
D-11
～
～
～
80～125
～
～
～
140～320
D-21
～
～
～
3、
O形圈（GB1245-76）（图23）
O形圈断面直径
B
H
A
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