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液压油缸如何选择合适的密封圈?- J9九游会AG进口油封
来源:未知   发布时间:2022-02-19 23:09
理解密封的性(xing)能并(bing)不难,即(ji)有(you)效防止泄(xie)漏和污染。但是在特定工况下如(ru)何有(you)效地做到(dao)这一(yi)点,却(que)是另外一(yi)回事。
要成功地在液压(ya)油缸中实现密封,需要平(ping)衡(heng)各相关因素(su)(su)之间的微妙(miao)关系,而这些因素(su)(su)影响着动(dong)(dong)态应用中的密封效(xiao)果(guo)。它们包括:润滑和配合表(biao)面、 设(she)计因素(su)(su)——如形状,材料(liao)和工(gong)艺以及环境因素(su)(su)——如压(ya)力(li),温度,时间,动(dong)(dong)力(li)学和装配。
❂ 成功第一(yi)步
了解润滑(hua)的作(zuo)用(yong)是(shi)在动态系(xi)(xi)统(tong)中实(shi)现成功密封的第一步。 完全润滑(hua)的系(xi)(xi)统(tong)会(hui)发生油膜(mo)泄(xie)漏(lou),但(dan)同时会(hui)减少(shao)摩擦(ca),从而(er)相(xiang)应(ying)减少(shao)密封件磨损。 相(xiang)反,在欠缺润滑(hua)的系(xi)(xi)统(tong)中,油膜(mo)减少(shao),但(dan)摩擦(ca)和磨损相(xiang)应(ying)增加。
❂ 成功第二(er)步
随着流(liu)体压(ya)(ya)力(li)增(zeng)加(jia),密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)性能趋于完善。 由于密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)表面(mian)的系(xi)统(tong)压(ya)(ya)力(li)轴向压(ya)(ya)缩密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng),将密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)件(jian)更紧(jin)密(mi)地(di)压(ya)(ya)入沟(gou)槽中,使得(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)件(jian)与沟(gou)槽的金属面(mian)更加(jia)贴合。 如果密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)件(jian)设计(ji)正确,随着系(xi)统(tong)压(ya)(ya)力(li)的增(zeng)加(jia),密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)力(li)和效率(lv)也会增(zeng)加(jia)。
❂  成(cheng)功第三步
密封(feng)(feng)件(jian)耐(nai)挤出性是第三个关键因(yin)素。 动态系统中的密封(feng)(feng)件(jian)必须(xu)(xu)能够抵(di)抗(kang)由密封(feng)(feng)件(jian)的压力(li)(li)侧和(he)非压力(li)(li)侧之间(jian)的压力(li)(li)差(cha)引起的剪(jian)切(qie)力(li)(li)。 剪(jian)切(qie)力(li)(li)会把密封(feng)(feng)件(jian)推(tui)入(ru)相邻沟槽金属面(mian)之间(jian)的间(jian)隙,并且密封(feng)(feng)的材料和(he)几何(he)形(xing)状必须(xu)(xu)足够坚固以抵(di)抗(kang)破损。
一、活塞(sai)杆用密封圈
在重载应用中(zhong),单个密封元(yuan)件无法确保零泄漏和(he)长(zhang)期使(shi)用寿命。由于(yu)液压油缸的活(huo)塞杆直接曝露(lu)于(yu)外界环境中(zhong),因此预防泄露(lu)至关重要。
解决方案是串联系统。该系统中的每个密封件都有其特定的功能,并且要保证每个元件间的相互作用最终能形成一个高性能的密封系统。
上图为活(huo)塞杆有效密封系统示意图(包(bao)括(kuo)串联(lian)耐磨环(huan),橡胶施力双(shuang)作用防尘密封,单作用O形圈施力杆密封
 
串联密封系统这里(li)推荐两种(zhong)主要配(pei)置。第一种(zhong)是(shi)单向聚四(si)氟(fu)乙烯(xi)(xi)滑动(dong)密封作为(wei)第一道(dao)密封,带有(you)单向聚四(si)氟(fu)乙烯(xi)(xi)或聚氨酯滑动(dong)密封作为(wei)第二道(dao)密封。它(ta)能够允许一层薄油(you)膜通(tong)过第一道(dao)密封,同时具(ju)有(you)杰(jie)出的(de)泵回吸能力。可实现(xian)零泄漏,低摩擦,减少磨损。另外,上面(mian)提(ti)及的(de)第二道(dao)密封件(jian)具(ju)有(you)优(you)异的(de)滑动(dong)性能和最大耐磨性。
第二(er)种配置是Buffer Seal,其具(ju)有集成(cheng)挡圈(quan)和作(zuo)为第二(er)道密封(feng)的(de)聚氨酯(zhi)U形圈(quan)。比第一种更具(ju)成(cheng)本效益,并且可满足系(xi)统所需(xu)要的(de)高(gao)耐磨性或压(ya)力变化。升(sheng)级以(yi)后的(de) Buffer Seal也可为U形圈(quan)提供润滑,避免干(gan)摩擦运行。
二、活塞杆用防尘密封圈
造成密封(feng)件(jian)和(he)其他(ta)部件(jian)失效的(de)最常见(jian)原(yuan)因(yin)是液压油污染。建(jian)议在动态(tai)密封(feng)系统中(zhong)使用O形(xing)圈(quan)(quan)施力的(de)防尘圈(quan)(quan)和(he)双唇聚(ju)氨酯(zhi)防尘圈(quan)(quan),可根(gen)据污染物(wu)类型(xing)以(yi)及(ji)整(zheng)个(ge)系统的(de)防摩(mo)擦和(he)减少爬(pa)行(xing)现象的(de)要求进行(xing)选(xuan)择(ze)。
O形(xing)(xing)(xing)圈施力(li)防尘(chen)圈由聚四氟乙烯或(huo)其它热塑性材(cai)料制(zhi)成(cheng),并在沟槽(cao)中安装有弹性O形(xing)(xing)(xing)圈。O形(xing)(xing)(xing)圈可以使密(mi)封唇(chun)口和滑动面之(zhi)间(jian)保(bao)证(zheng)足够压(ya)力(li),补偿(chang)了(le)活塞杆与导向(xiang)套之(zhi)间(jian)的(de)偏移,可有效地刮(gua)尘(chen) - 甚至是粘附牢固的(de)污垢。
双(shuang)唇聚氨酯防(fang)尘(chen)(chen)圈优于传(chuan)统的(de)(de)(de)弹(dan)性体(ti)防(fang)尘(chen)(chen)圈,防(fang)尘(chen)(chen)唇的(de)(de)(de)设计可有效(xiao)去除污垢,同时保留正确工(gong)作所需(xu)的(de)(de)(de)油膜。向内的(de)(de)(de)密(mi)封唇口在低(di)压下(xia)可承(cheng)担密(mi)封功(gong)能,并且通过防(fang)尘(chen)(chen)圈和沟槽之间的(de)(de)(de)紧径向力配合实现静态(tai)密(mi)封。
三(san)、活(huo)塞密(mi)封(feng)圈
选择活塞密封件应基于其耐(nai)磨性(xing)、间隙挤出性(xing)、与(yu)液压油的兼容性(xing)、工作温度、滑动能力(li)和安(an)装(zhuang)难易程度。配合(he)面也是一(yi)个关键考虑(lv)因(yin)素 - 应该(gai)遵守规(gui)定的限值,因(yin)为(wei)它们(men)会对活塞密封件的使(shi)用寿命产生极大影响。
对于动(dong)态活塞系(xi)统,建议使(shi)用三种类型的(de)双向滑动(dong)密(mi)封(feng)(feng)件(jian):带有改良(liang)横截(jie)面(mian)的(de)聚四(si)氟乙(yi)烯(xi)或(huo)聚氨酯密(mi)封(feng)(feng)件(jian),或(huo)含集成(cheng)弹(dan)性体元件(jian)的(de)聚四(si)氟乙(yi)烯(xi)基材密(mi)封(feng)(feng)件(jian)。选择何种密(mi)封(feng)(feng)件(jian)取决于密(mi)封(feng)(feng)的(de)介质和(he)系(xi)统所(suo)需的(de)摩擦性能。
⊙聚(ju)四(si)氟乙(yi)烯滑(hua)动密封(feng)件非常适用(yong)(yong)于低(di)摩(mo)擦且无爬行(xing)或存在较大(da)间隙(xi)的(de)应用(yong)(yong)。
带(dai)有集(ji)成(cheng)弹(dan)性(xing)体元件(jian)的聚(ju)四氟乙烯滑动(dong)密封件(jian)非(fei)常适(shi)用(yong)于需要进行隔(ge)离不(bu)同介质或严格控制泄漏(lou)的情况。
聚氨酯滑动密(mi)封件具有(you)高耐磨性,非常适合窜漏严(yan)重(zhong)的情况(kuang)。
当需要防止泄(xie)漏的(de)串联密封(feng)时,可以(yi)在(zai)双向密封(feng)件(jian)的(de)一侧或(huo)两(liang)侧(取决于压(ya)力的(de)方向或(huo)变化)添(tian)加单向滑动密封(feng)件(jian)或(huo)聚(ju)氨酯U形圈,以(yi)进一步(bu)防止泄(xie)漏并确保介(jie)质分离。
四、耐磨环
耐(nai)磨环在油缸中,可(ke)吸(xi)收侧向载荷,同(tong)时防(fang)止金属(shu)之间的(de)(de)(de)接触。与传统(tong)金属(shu)耐(nai)磨环相比,非(fei)金属(shu)耐(nai)磨环具(ju)有(you)如下明显(xian)优(you)势: 非(fei)金属(shu)耐(nai)磨环具(ju)有(you)更长的(de)(de)(de)使用(yong)寿命,更高的(de)(de)(de)承载能(neng)力,更低(di)的(de)(de)(de)摩擦力和良好(hao)的(de)(de)(de)防(fang)尘效果;同(tong)时还可(ke)以(yi)抑制机械振动(dong)以(yi)降低(di)噪音,并且具(ju)有(you)成本效益。
PTFE类耐磨环推荐用(yong)于低径向力(li)(li)的(de)中(zhong)低负载应用(yong)。PTFE环的(de)低摩擦力(li)(li)可在低速下平稳(wen)运行,无爬(pa)行运动。在需要高耐磨和良(liang)好减震的(de)应用(yong)中(zhong)推荐使用(yong)该产品。 
玻纤填充的尼龙(long)耐磨环推荐用于(yu)中载(zai)或(huo)重载(zai)径向力应(ying)用,在(zai)(zai)高温下具有高抗压强度且易于(yu)安装在(zai)(zai)杆或(huo)沟槽中。
织物增强型复(fu)合耐(nai)磨环是具(ju)(ju)有(you)高径向(xiang)力重载应用的(de)最(zui)佳(jia)选(xuan)择,可(ke)更好地分摊(tan)高径向(xiang)力,具(ju)(ju)有(you)优秀的(de)滑(hua)动(dong)和(he)避(bi)免(mian)干摩(mo)擦(ca)性(xing)能(neng),良好的(de)刮(gua)尘(chen)效果和(he)高耐(nai)磨性(xing)。
五、高压油缸
角(jiao)(jiao)部(bu)(bu)(bu)增(zeng)强密(mi)封件(jian)(jian)具(ju)有(you)优秀的(de)(de)耐(nai)挤出性(xing),是高(gao)(gao)压应用(最(zui)高(gao)(gao)可达15,000 psi)的(de)(de)理想选择。角(jiao)(jiao)部(bu)(bu)(bu)增(zeng)强密(mi)封件(jian)(jian)包含由(you)聚醚醚酮(tong)(PEEK)或聚甲(jia)醛制成的(de)(de)挡圈(quan)。使(shi)(shi)用角(jiao)(jiao)部(bu)(bu)(bu)增(zeng)强密(mi)封件(jian)(jian)比没有(you)使(shi)(shi)用角(jiao)(jiao)部(bu)(bu)(bu)增(zeng)强的(de)(de)密(mi)封件(jian)(jian),对应的(de)(de)硬件(jian)(jian)间隙大50%~100%。

角部加(jia)强密封件在(zai)高压应用中运行良(liang)好(hao)
聚四氟乙(yi)烯和聚氨酯密(mi)封(feng)件(jian)都可(ke)(ke)角部增强,用于单(dan)向(xiang)密(mi)封(feng)和双向(xiang)密(mi)封(feng)。在(zai)有些单(dan)向(xiang)密(mi)封(feng)中(zhong)为了防止背压(ya)挤坏密(mi)封(feng)件(jian),可(ke)(ke)通过类似的(de)特殊设(she)计,防止密(mi)封(feng)件(jian)在(zai)沟(gou)槽中(zhong)翻(fan)转。
六、配合面的处理和涂层
许多(duo)设计工程师都意识(shi)到(dao)配(pei)合(he)面的(de)光(guang)洁度(du)对密封功能的(de)重要(yao)性。配(pei)合(he)面的(de)光(guang)洁度(du)可极大地(di)影(ying)响:
摩(mo)擦和(he)生热 - 硬件(jian)表面越粗糙,产(chan)生的摩(mo)擦和(he)热量就越大。
磨(mo)损 - 粗(cu)糙表面(mian)会(hui)导致更多(duo)(duo)磨(mo)损,高硬(ying)度表面(mian)也易导致更多(duo)(duo)磨(mo)损。
密封能(neng)力 – 一般情况下(xia),表面越粗糙,密封能(neng)力越差。
长期(qi)维护(hu)成本 - 现(xian)场故障和维修费用(yong)昂贵,因此耐用(yong),高性能的(de)密封件最终可以节(jie)省成本。

最佳(jia)表(biao)面微观形状应该包含一些小的凹陷但避免大量(liang)的集中凸(tu)起。凹陷处保留足够(gou)的油膜,以减少(shao)摩擦和磨(mo)损; 而(er)集中的表(biao)面凸(tu)起易导致(zhi)密封件过度磨(mo)损。
在(zai)中等速度和压力(li)下,滑动密(mi)封(feng)件可以很(hen)好地配合未镀覆的(de)表面,但是在(zai)高速和高压往复式应用(yong)中建议使用(yong)更硬的(de)表面。金属越(yue)软,密(mi)封(feng)件就越(yue)有(you)可能在(zai)运(yun)行期(qi)间抛光(guang)其配合表面。相反,较硬的(de)表面会(hui)加(jia)速密(mi)封(feng)件的(de)磨损。因此,优化密(mi)封(feng)型材(cai),以保持足够的(de)油薄膜。此外,有(you)些密(mi)封(feng)材(cai)料中含有(you)更坚固(gu)的(de)填料,例如铜或(huo)PEEK,可在(zai)磨合期(qi)承(cheng)受更硬的(de)表面。

在(zai)初始启动或试(shi)运行期间,接触面上的集中凸起会被破(po)坏。
一(yi)旦(dan)接触面(mian)(mian)上(shang)的集中凸(tu)起被破(po)坏并且(qie)硬件和密封件达到平衡状态(tai),则(ze)磨(mo)合期结束。因此通过精确控制表面(mian)(mian)轮廓可(ke)尽(jin)可(ke)能(neng)地缩(suo)短磨(mo)合期,特别(bie)是(shi)在较硬的配合表面(mian)(mian)上(shang)。这将确保系(xi)统从一(yi)开始(shi)就尽(jin)可(ke)能(neng)高效地运行,并有(you)助于延长密封使用寿命(ming)。
未来趋势
值得关(guan)注的(de)一个重(zhong)要趋(qu)势是(shi)避(bi)免在液(ye)压(ya)系(xi)统中使用镀(du)铬(ge)(ge)部件(jian)。铬(ge)(ge)仍然是(shi)行业内最(zui)常用的(de)电(dian)镀(du),但六价(jia)铬(ge)(ge)已被(bei)确定(ding)为致癌物质(zhi),而镀(du)铬(ge)(ge)的(de)过程会(hui)产(chan)生有毒废物。随(sui)着对(dui)镀(du)铬(ge)(ge)化学品和相(xiang)关(guan)废弃物的(de)新(xin)规定(ding)颁布,更环保的(de)电(dian)镀(du)将(jiang)会(hui)受到欢迎。
对于密封制造厂商来说,了解常用材料与新镀层之间的相互作用至关重要。密封件制造商需要评估不同电镀类型对摩擦,磨损和一般密封性的影响,并对现有密封件进行调整或开发新材料以确保新系统的高性能和长耐磨损性。

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