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液压密封基础知识及油缸设计 一、液压密封系统：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：二、常用的轴用、孔用（往复运动用）密封方法： 1 1．．间隙密封：间隙密封： （图（图 1 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 2．．O O 形圈密封：形圈密封： （图（图 2 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 3．．U U 形密封件密封（即：常用的形密封件密封（即：常用的 UNUN 圈或圈或 YxYx 圈）圈） ：： （图（图 3 3 为孔轴通用）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 4．挤压式密封件密封（即：常见的格来圈及斯特封）．挤压式密封件密封（即：常见的格来圈及斯特封） ：： （图（图 4 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 5．．V V 形密封件密封：形密封件密封： （图（图 6 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 6．其他常见密封件密封：．其他常见密封件密封： ⑴ DAS 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。 ⑵ SPGW 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：三、往复运动用防尘密封件： 1 1．无骨架防尘圈：．无骨架防尘圈： （图（图 9 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. 2.骨架式防尘圈：骨架式防尘圈： （图（图 1010）） 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. 3.双作用防尘圈：双作用防尘圈： （图（图 1111）） . . 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：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：≤0.1Mpa 旋转速度：≤14m/s 1. 1.无骨架旋转油封：无骨架旋转油封： （图（图 1212）） 2 2．骨架式旋转油封：．骨架式旋转油封： （图（图 1313）） 五、几种典型的油缸密封形式五、几种典型的油缸密封形式 1 1、、孔轴全部用孔轴全部用 UNUN 圈型式（，如图圈型式（，如图 1414）） . . 特点：该型式优点为成本低成本低、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（如图霞板形式（如图 1515）） ：： 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、 UNUN 和霞板混合式（如图和霞板混合式（如图 1616）） 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 1717）） ：： . . 六、油缸设计问题六、油缸设计问题 1 1、、材料：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：表面光洁度： ⑴ 缸体： ⑵ 活塞杆： ⑶ 槽内表面：一般为 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。 表面一般要求镀硬铬。建筑机械用活塞杆，最低硬度为 HRc60。 左右。 七、七、 油缸设计尺寸油缸设计尺寸 1 1、、UNUN 圈圈 1） 缸（孔）用（图 18） 配合问题：配合问题： . . 尺寸尺寸 B B P P（（MpaMpa）） 5 5～10 10～20 尺寸尺寸 D1D1 D 100 D≥100 槽宽槽宽 H H h 6 h≥6 倒角倒角 C C D 16 D=16～30 D=30～60 D=60～120 D=120～250 D=250～400 2) 杆（轴）用（图 19） C=2.5 C=3 C=4 C=5 C=6.5 C=8 HA=h+0.7 HA=h+1.0 D1=D-1 D1=D-2 B B D-0.5 D-0.4 D-0.2 P P（（MpaMpa）） 20～30 30～40 B B D-0.2 D-0.1 HB=HA+档圈厚度 . . 槽宽槽宽 H H h 6 h≥6 尺寸尺寸 B B，，B1B1 P P（（MpaMpa）） 5 5～10 10～20 20～30 30～40 倒角倒角 C C D 16 D=16～30 D=30～60 D=60～120 D=120～250 D=250～400 C=2.5 C=3 C=4 C=5 C=6.5 C=8 B B d+0.5 d+0.4 d+0.2 d+0.2 d+0.1 B1B1 d+2.4 d+