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。
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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。
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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。
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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:≤0.1Mpa 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。
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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。
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